VII. fejezet - Terjedési modellek, alkalmazások lokálistól kontinentális skáláig

Mészáros Róbert

Lagzi István László

Leelőssy Ádám

Tartalom

VII.1. Bevezetés
VII.2. Az ALOHA Gauss-modell
VII.2.1. Az ALOHA modell bemenő adatai
VII.2.2. Az eredmények megjelenítése
VII.3. A TREX-Euler modell
VII.3.1. A program felépítése
VII.3.2. Numerikus megoldás
VII.3.3. Alkalmazások
VII.4. A TREX-Lagrange modell
VII.5. A HYSPLIT modell
VII.6. Az OpenFOAM modell
VII.7. Statisztikai szimulációk
Irodalomjegyzék

VII.1. Bevezetés

A légszennyezés problémaköre az ipari forradalom idején jelent meg a köztudatban a XIX. század első felében. A széntüzelés elterjedésével a városi szmoghelyzetek a XX. század első felében már jelentős egészségügyi kockázatot jelentettek, számos áldozatot követeltek. A levegőszennyezés tudományos kutatása az 1940-es években kezdődött. Az azóta eltelt évtizedekben i) a tudományos eredményeknek és ii) a rájuk épülő nemzetközi egyezményeknek, valamint iii) a korszerű technológiáknak köszönhetően általában a levegőminőség javulása tapasztalható, mivel számos légszennyező anyag (pl. kén-dioxid) kibocsátása jelentősen visszaesett. Másrészről, bizonyos szennyezőanyagok légköri koncentrációja folyamatosan növekszik az antropogén hatások eredményeként. Többek között a téli és nyári szmoghelyzetek továbbra is súlyos gondot jelentenek a világ szinte minden nagyvárosában. A gyors iparosítás (pl. Kína, India) szintén számos kockázatot rejt magában. A folyamatos kibocsátások mellett az elmúlt évtizedekben történt ipari katasztrófák és egyéb eseti kibocsátások ráirányították a figyelmet a légköri szennyezőanyagok terjedésének és az általuk okozott környezeti károk megbízható becslésére. A számítástechnikai háttér gyors fejlődése, valamint a számítási idő csökkentését eredményező korszerű módszerek megjelenése megteremtették a lehetőséget az egyre finomabb tér- és időbeli felbontású modellszimulációk elvégzésére (lásd az I.3.3. fejezetet is).

Kezdetben elterjedten alkalmazták az egyszerű Gauss-modelleket, amelyek néhány kilométertől néhány tíz kilométerig terjedő skálán alkalmazhatók a légkörbe kerülő szennyezőanyagok terjedésének becslésére. Az 1986-os csernobili atomerőmű baleset következményei azonban egész Európát érintették, a radioaktív I-131 izotóp hatása pedig világszerte kimutatható volt (Pudykiewicz, 1988). A rendelkezésre álló Gauss-féle terjedési modellek ilyen nagy méretskálán azonban már nem voltak alkalmazhatók, mert az áramlási mező idő- és térbeli változása, valamint a domborzat áramlásmódosító hatása miatt a koncentrációmező jelentősen eltért a gaussi eloszlástól.

Ez előtérbe helyezte a nagyobb skálájú rácsponti (Euler-típusú), illetve trajektória (Lagrange-típusú) modellek fejlesztését, majd megjelentek a meteorológiai gyakorlatban is a az áramlási mező finom szerkezetét leíró nagyfelbontású rácson dolgozó különböző CFD (Computatinal Fluid Dynamics) modellek is.

Az egyes modelltípusokról, és alkalmazhatósági területeikről részletes áttekintés található az I.3.3. fejezetben. A továbbiakban néhány – az ELTE Meteorológiai Tanszéken is hozzáférhető és futtatható - különböző szemléletű terjedési modellre mutatunk példát, ismertetve a modellek felépítését és alkalmazási lehetőségeit.