VIII. fejezet - Az AERMOD modell rendszer

Baranka Györgyi

Bozó László

Tartalom

VIII.1. Bevezető
VIII.2. Az AERMOD modell felépítése és tulajdonságai
VIII.2.1. AERMET- meteorológiai preprocesszor
VIII.2.2. Az AERSURFACE modul
VIII.2.3. Az AERMAP program
VIII.2.4. Az INTERFACE program egység
VIII.2.5. A PRIME füstfáklya modell
VIII.3. Az AERMOD speciális alkalmazásai
VIII.4. Egy példa az AERMOD alkalmazására
Köszönetnyilvánítás
Irodalomjegyzék

VIII.1. Bevezető

A levegőminőség szabályozás legfontosabb célja – a lakosság informálásán kívül –a szennyező források környezetében kialakuló koncentrációk és határérték túllépések területi eloszlásának meghatározása. A környezeti hatásvizsgálatokban ezeket a számításokat az ipari vagy egyéb mezőgazdasági források telepítése előtt kell elvégezni, ily módon a várható szennyezettségi szintről csak a diszperziós modellek alkalmazásával nyerhetünk információkat.

A levegőminőség-szabályozásra kifejlesztett és világviszonylatban is a legelterjedtebben használt modell az AERMOD, amelyet az Amerikai Meteorológiai Társaság (American Meteorological Society, AMS) és az USA Környezetvédelmi Hivatala (U.S. Environmental Protection Agency, EPA) együttműködésében fejlesztettek ki 1991-ben. Az AERMOD állandósult Lagrange-féle fáklyamodell, amelynek számítási módszerei már modern planetáris határréteg elméleten alapulnak, valamint figyelembe veszi a domborzat áramlásmódosító hatását is.

Az AERMOD-dal a különböző forrástípusokból (pont, területi, térfogati, stb.) származó szennyező anyagok légköri kibocsátásának hatását lehet megbecsülni. A szennyezőanyagok terjedését leíró modelleken belül a füstfáklya-modellek közé tartozik (lásd VIII.1. ábra). A modell eltérő eljárást alkalmaz a stabil és a konvektív határrétegre. A stabil határrétegben a koncentráció-eloszlás Gauss-eloszlású mind vertikális, mind horizontális irányban. A konvektív határrétegben horizontális irányban feltételezhető a Gauss-eloszlás, míg vertikálisan bi-Gauss-eloszlással jellemezhető a füstfáklya terjedése. Az AERMOD alkalmazásával a legnagyobb előrelépést az jelenti, hogy a Monin–Obukhov-féle hasonlósági elmélet összefüggéseinek felhasználásával lehetőséget nyújt a planetáris határrétegben fellépő turbulens áramlások jellemzésére. Az eddigi modellekkel ellentétben az AERMOD figyelembe veszi a planetáris határréteg vertikális inhomogenitását. Ennek megvalósítása az aktuális planetáris határréteg paramétereinek átlagolásával történik, melynek eredményeként egy ekvivalens, homogén planetáris határréteget kapunk.

Az AERMOD modellrendszer (VIII.2. ábra) a főprogramból (AERMOD) és két preprocesszorból (AERMET és AERMAP) tevődik össze. Az AERMET szolgáltatja az AERMOD számára a planetáris határréteg jellemzéséhez szükséges meteorológiai információt. Az AERMAP a terepviszonyok jellemzését, illetve a receptor hálózat előállítását végzi el. Ez a domborzatot és a felszíni karakterisztikákat is magában foglaló preprocesszor képes diszkrét pontokra és rácshálózatra egyaránt a vertikális rácsháló elkészítésére. Az INTERFACE kapcsolatot teremt a meteorológiai preprocesszor és a modell között. Meghatározza a szél, a hőmérséklet, a vertikális potenciális hőmérsékleti gradienst, a vertikális és a horizontális turbulencia profilt, és az információt a diszperziós modellnek továbbítja. Az AERMOD további két segéd modullal is rendelkezik: az egyik az AERSURFACE, amely a felszíni karakterisztikák mind pontosabb figyelembevételét teszi lehetővé; a másik az AERSCEEN, ami az adatok, számítási eredmények megjelenítését végzi.

VIII.1. ábra. A szennyezőanyag koncentráció horizontális és vertikális eloszlása a Gauss-féle füstfáklya modellben.

Szinte valamennyi légszennyezőanyag fajtára, gázra és areoszol részecskékre is elvégezhetjük a vizsgálatokat. A füstfáklya terjedése során a modell nem veszi figyelembe a kémiai és fotokémiai átalakulások hatását.

Az AERMOD modellrendszer vidéki és városi körülmények között egyaránt alkalmazható, sík és domborzattal rendelkező felszínen, talajszinten vagy magasban elhelyezkedő forrásokra és több forrás együttes kezelésére is, beleértve a pont, a területi és a térfogati forrásokat is.

A modell szimuláció során a szennyezőanyag koncentráció számításokat ún. receptor pontokra végezzük, amelyek pontos helyének meghatározása a modellfuttatás kezdetekor történik. A receptorok száma, a szennyező forrástól vett távolsága a felhasználó által szabadon választható, kijelölése alapvetően kétfajta koordináta-rendszerben történhet: a polárkoordináta-rendszerben, amelynek középpontja a szennyező forrás, a terjedési irányokat a 16 égtáj jelöli, a receptorok elhelyezkedése minden irányban, a forrástól azonos távolságra történik. Több forrás esetén – ha a közöttük lévő távolság nem jelentős – súlyozott forrásközéppontot jelölünk ki a számítás középpontjának. A Descartes-féle koordináta-rendszerben a forrás környezetét rácshálózattal fedjük le, s az x és az y koordinátáinak segítségével adjuk meg a forrás és a receptor pontok helyzetét.

VIII.2. ábra. Adatáramlás az AERMOD modellrendszerben.