Determination of Optimal Spatial Databases for the area of Poland to the Calculation of Air Pollutant Dispersion Using the CALMET / CALPUFF Model

• Autorzy: Oleniacz R , Rzeszutek M.

Identyfikatory

DOI

10.7494/geom.2014.8.2.57

Warianty tytułu

PL

Określenie optymalnych baz danych przestrzennych dla obszaru Polski na potrzeby obliczeń rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym z zastosowaniem modeli CALMET / CALPUFF

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a methodology for the preparation of three-dimensional spatial data and land use data for the purpose of modeling pollutant dispersion in the ambient air using a group of geophysical preprocessors of the CALMET / CALPUFF modeling system and the GIS software. Some space information data sources available to Poland were specified and their characteristics and availability were discussed. Particular attention was turned to the SRTM3 and GTOPO30 elevation data as well as the CLC2006 and GLCC land use data, for the preparation of computational grids of different resolutions. Groups of programs which can be used in order to form computational grids based on the above-mentioned databases were identified. The discussed spatial data preparation procedure was used for the area of the city of Krakow and the surrounding area. As a result of the conducted activities, processed information on the terrain in the adopted computational area, possible to be used in the calculation of a three-dimensional meteorological grid (CALMET) and in the calculation of pollutant dispersion in the ambient air (CALPUFF) was obtained.

PL

W pracy przedstawiono metodykę przygotowania trójwymiarowych danych przestrzennych i użytkowania terenu na potrzeby modelowania rozprzestrzenia się zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym z zastosowaniem grupy preprocesorów geofizycznych systemu modelowania CALMET / CALPUFF i oprogramowania typu GIS. Wskazano niektóre dostępne dla terenu Polski źródła danych informacji o przestrzeni oraz omówiono ich charakterystykę i dostępność. Szczególną uwagę zwrócono na dane wysokościowe SRTM3 i GTOPO30 oraz dane użytkowania terenu CLC2006 i GLCC pod kątem przygotowania siatek obliczeniowych o różnej rozdzielczości. Wskazano grupy programów możliwych do zastosowania w celu utworzenia siatek obliczeniowych w oparciu o wyżej wymienione bazy danych. Omówiony sposób przygotowania danych przestrzennych został zastosowany dla obszaru miasta Krakowa i okolic. W efekcie przeprowadzonych działań uzyskano przetworzoną informację o terenie w przyjętym obszarze obliczeniowym możliwą do wykorzystania w obliczeniach trójwymiarowej siatki meteorologicznej (CALMET) oraz w obliczeniach rozprzestrzenia się zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym (CALPUFF).

Słowa kluczowe

EN

air pollution; atmospheric dispersion models; CALMET; CALPUFF; spatial database; SRTM3; GTOPO30; CLC; GLCC

PL

zanieczyszczenie powietrza; model dyspersji atmosferycznej; bazy danych przestrzennych; SRTM-3; GTOPO30; CLC; GLCC

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Geomatics and Environmental Engineering
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 8, no. 2
• Strony: 57--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Oleniacz R

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Environmental Management and Protection, Kraków, Poland

autor

Rzeszutek M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Environmental Management and Protection, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] U.S. Environmental Protection Agency: Revision to the Guideline on Air Quality Models: Adoption of a Preferred General Purpose (Flat and Complex Terrain) Dispersion Model and Other Revisions; Final Rule. U.S. EPA, 40 CFR Part 51. Federal Register, vol. 70, no. 216, 2005, pp. 68217-6826.
• [2] Scire J.S., Strimaitis D.G., Yamartino R.J.: A User's Guidefor the CALPUFF Dispersion Model. Concord, 2005.
• [3] Earth Tech, Inc.: Development of the Next Generation Air Quality Models for Outer Continental Shelf (OCS) Applications (CALPUFF and Postprocessors). Concord, 2006.
• [4] Atmospheric Studies Group, [on-line:] www.src.com [access: December 6, 2013].
• [5] Liu M.K., Yocke M.A.: Siting of wind turbone generators in complex terrain. Journal of Energy, vol. 4, no. 1,1980, pp. 10-16.
• [6] Allwine K., Whiteman C.: Green river air quality model development. MESLAR - a mesoscale air quality model for complex terrain. Overview, technical descripton and user’s guide. U.S. Environmental Protection Agency, Washington 1985.
• [7] Mahrt L.: Momentum balance of gravity flows. Journal of Atmospheric Science, vol. 39,1982, pp. 2701-2711.
• [8] Scire J.S., Robe F.R., Fernau M.E., Yamartino R.J.: A User’s Guide for the CALMET Meteorogical Model (Version 5). Concord, 2000.
• [9] Rzeszutek M.: Ocena oddziaływania Zakładu Termicznego Przekształcania Odpadów Komunalnych w Krakowie na jakość powietrza z wykorzystaniem mate­matycznego modelu dyspersji CALPUFF. AGH, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, Katedra Kształtowania i Ochrony Środowiska, Kraków 2013 [M.Sc. thesis, unpublished].
• [10] Levy J., Spengler J., Hlinka D., Sulluvan D., Moon D.: Using CALPUFF to evaluate the impacts of power plant emissions in Illinois: model sensitivity and implications. Atmospheric Environment, vol. 36(6), 2002, pp. 1063-1075.
• [11] Szczygłowski P., Mazur M.: Zastosowanie modelu Calmet/Calpuff do obliczeń poziomu stężeń zanieczyszczeń pochodzących z wysokich emitorów punktowych. Inżynieria Środowiska, t.10, z. 2, 2005, pp. 195-205.
• [12] Szczygłowski P., Mazur M.: Modelling dispersion of air pollutants over the area of diversified relief based on the Calmet/Calpuff model. Environment Protection Engineering, vol. 32, no. 4, 2006, pp. 73-77.
• [13] Tartakovsky D., Broday D.M., Stern E.: Evaluation of AERMOD and CALPUFF for predicting ambient concentrations of total suspended particulate matter (TSP) emissions from a quarry in complex terrain. Environmental Pollution, vol. 179, 2013, pp. 138-145.
• [14] Ranzatoa L., Baraussea A., Mantovani A., Pittarello A., Benzo M., Palmeri L.: A comparison of methods for the assessment of odor impacts on air quality: Field inspection (VDI 3940) and the air dispersion model CALPUFF. Atmospheric Environment, vol. 61, 2012, pp. 570-579.
• [15] Vieira de Melo A.M., Santos J.M., Mavroidis I., Reis Junior N.C.: Modelling of odour dispersion around a pig farm building complex using AERMOD and CALPUFF. Comparison with wind tunnel results. Building and Environment, vol. 56, 2012, pp. 8-20.
• [16] Biuro Studiów i Pomiarów Proekologicznych „EKOMETRIA" Sp. z o.o.: Opracowanie prognozy zanieczyszczenia powietrza pyłem drobnym w Polsce na lata 2010, 2015 i 2020 wraz z analizą uwarunkowań i oceną kosztów osiągnięcia standardów dla pyłu określonych dyrektywą w sprawie jakości powietrza atmosfe­rycznego i czystszego dla Europy. Gdańsk 2009.
• [17] ATMOTERM SA: Program ochrony powietrza dla województwa małopolskiego. Kraków 2013.
• [18] Global 30 Arc-Second Elevation (GTOPO30), [on-line:] https://lta.cr.usgs.gov/GTOPO30 [access: December 6, 2013].
• [19] Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), [on-line:] https://lta.cr.usgs.gov/SRTM2 [access: December 6, 2013].
• [20] Rodrigues E., Morris C.S., Belz J.E.: A Global Assessment of the SRTM Performance. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, vol. 72, no. 3, 2006, pp. 249-260.
• [21] Karwel K.A., Ewiak I.: Ocena dokładności modelu SRTM na obszarze Polski. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 16, 2006, pp. 289-296.
• [22] Global Land Cover Characterization (GLCC), https://lta.cr.usgs.gov/GLCC [access: December 6, 2013].
• [23] Buttner G., Kosztra B., Maucha G., Pataki R.: Final draft -Implementation and achievements of CLC2006. Institute of Geodesy, Cartography and Remote Sensing (FÖMI), Barcelona 2012.
• [24] European Environment Agency: CLC2006 technical guidelines. EEA Technical report, no. 17, Copenhagen 2007.
• [25] CORINE Land Cover (CLC), [on-line;] http://clc.gios.gov.pl [access: December 6, 2013].