Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of point sources of pollution on air quality in Małopolska – first tests of a new version of forecasting of air pollution propagation system

Kaszowski Kamil, Godłowska Jolanta, Kaszowski Wiesław

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2023

|

Nr 85

59--80

EN

Polluted air is dangerous to human life and health. Particulate matter, among others PM10, is one of the most harmful substances. In Małopolska and its capital Kraków, the concentrations of harmful substances often exceed the standards set by the World Health Organization. Kraków, thanks to the ban on residential heating with solid fuels, has significantly reduced emissions of pollution, but they remain high in the remaining part of the region, affecting air quality in the capital as well. With the frequent occurrence of high concentrations of pollutants, in addition to the necessary measures aimed at reducing emissions, forecasting of air pollutant concentrations is needed to inform the population if normative concentrations are likely to be exceeded. The FAPPS (Forecasting of Air Pollution Propagation System), based on the AROME/MM5/CALMET/ CALPUFF model ensemble, has been operating in Małopolska since 2014 and has been used to create pollution concentration forecasts for Kraków and Małopolska. In this study, the influence of emissions from point sources on air quality in Małopolska was investigated based on the results of modelling with this system. Modelling results indicate that this influence is negligible. The quality of PM10 forecasts for four versions of the FAPPS system, differing in the meteorological model used – MM5 (Fifth-Generation Penn State/NCAR Mesoscale Model) or WRF (Weather Research and Forecasting) and the emission input (2015 emissions from the Małopolska Marshal’s Office, updated with data from the City of Kraków for 2018, or the 2020 emission inventory from the Central Emission Database) was tested. The quality of forecasts was assessed based on the results of measurements at the 22 air pollution monitoring stations for three smog episodes that occurred on 11–17.11.2021, 11–15.12.2021 and 13–18.03.2022. The best results for Kraków were obtained using an approach based on the WRF model and the emission inventory from the Central Emission Database, for which an RMSE (Root Mean Square Error) value of 30.02 µg/m3 was obtained for selected episodes. In the case of Małopolska, the lowest RMSE value (33.58 µg/m3 ) was obtained for the system using the emission inventory obtained from the Marshal’s Office and the WRF model. First tests indicate that changing the meteorological model from MM5 to WRF can lead to improved modelling results, but further research is needed to confirm it.

PL

Zanieczyszczone powietrze jest niebezpieczne dla ludzkiego życia i zdrowia. Pyły zawieszone, wśród nich PM10, to jedne z najbardziej szkodliwych substancji. W Małopolsce i jej stolicy Krakowie stężenia szkodliwych substancji często przekraczają normy ustalone przez Światową Organizację Zdrowia. Kraków dzięki zakazowi ogrzewania mieszkań za pomocą paliw stałych ograniczył w znacznym stopniu emisję zanieczyszczeń, jednakże emisja w pozostałej części regionu jest wysoka, wpływając na jakość powietrza także w jej stolicy. W sytuacji częstego występowania wysokich stężeń zanieczyszczeń, oprócz koniecznych działań ograniczających emisje, potrzebne jest też prognozowanie wysokości stężeń zanieczyszczeń powietrza, aby informować ludność o możliwości wystąpienia przekroczeń poziomu stężeń normatywnych. W Małopolsce od 2014 r. działa system FAPPS (Forecasting of Air Pollution Propagation System) oparty o zespół modeli AROME/MM5/ CALMET/CALPUFF, który jest wykorzystywany do tworzenia prognoz stężeń zanieczyszczeń dla Krakowa i Małopolski. W niniejszej pracy na podstawie wyników modelowania tym systemem zbadano, czy emisja ze źródeł punktowych może mieć znaczący wpływ na poziom stężeń PM10 na terenie Małopolski. Wyniki modelowania wskazują, że ten wpływ jest pomijalny. W pracy testowano także jakość prognoz PM10 dla czterech wersji systemu FAPPS, różniących się zastosowanym modelem meteorologicznym – MM5 (Fifth-Generation Penn State/NCAR Mesoscale Model) lub WRF (Weather Research and Forecasting) oraz wsadem emisyjnym (emisja z 2015 r. z małopolskiego urzędu marszałkowskiego, uaktualniona o dane z Urzędu Miasta Krakowa dla 2018 r., albo inwentaryzacja emisji z 2020 r. z Centralnej Bazy Emisji). Jakość prognoz oceniano na podstawie wyników pomiarów na stacjach GIOŚ dla trzech epizodów smogowych, które miały miejsce w dniach 11–17.11.2021 r., 11–15.12.2021 r. i 13–18.03.2022 r. Najlepsze wyniki dla miasta Krakowa uzyskano, stosując podejście oparte na modelu WRF i inwentaryzacji emisji z Centralnej Bazy Emisji, dla której dla wybranych epizodów uzyskano wartość RMSE (Root Mean Square Error – średni błąd kwadratowy) równą 30,022 µg/m3 . W przypadku Małopolski najmniejszą wartość RMSE (33,579 µg/m3 ) uzyskano dla systemu używającego inwentaryzacji emisji uzyskanej z małopolskiego urzędu marszałkowskiego i modelu WRF. Pierwsze testy wskazują, że zmiana modelu meteorologicznego z MM5 na WRF może przynieść poprawę wyników modelowania, jednak konieczne są dalsze badania.

2

The application of CALMET/CALPUFF models in air quality assessment system in Poland

Trapp W.

Archives of Environmental Protection

|

2010

|

Vol. 36, no. 1

63-79

EN

The accession of Poland to the European Union involved the need of regional air quality assessment and brought radical change in requirements towards the software tools used for assessment purposes. According to Polish law, a zone is an agglomeration of over 250 000 inhabitants, or a poviat (second level of local government administration in Poland), or a group of poviats, and assessment should consider both global and regional inflow of pollutants as well as the impact of local emission sources and significant sources in a voivodeship. These requirements have imposed a model range of over 250 km. Following an analysis of different models operating all over the world, the CALPUFF model together with the CALMET meteorological processor was chosen to be implemented in air quality assessment systems in Polish zones. This paper presents the results of model calculations performed within the air quality assessment in Mazowieckie voivodeship as well as compares them with the measurements obtained at automatic air monitoring stations.

PL

Wejście Polski do Unii Europejskiej i związana z tym potrzeba prowadzenia ocen jakości powietrza atmosferycznego w strefach spowodowało radykalną zmianę wymagań wobec narzędzi stosowanych w ramach oceny. Zgodnie z polskim prawem strefą jest aglomeracja powyżej 200 000 mieszkańców oraz powiat bądź grupa powiatów, a w ocenie muszą być uwzględniane globalny i regionalny napływ zanieczyszczeń oraz wpływ lokalnych źródeł emisji oraz istotnych źródeł emisji z województwa. Tak określone wymagania narzuciły przestrzenny zasięg modelu na powyżej 250 km. Po analizie różnych pracujących na świecie systemów modeli, do wdrożenia w systemach oceny jakości powietrza w strefach w Polsce wybrano model CALPUFF z preprocesorem meteorologicznym CALMET. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń modelowych przeprowadzonych w ramach oceny jakości powietrza w województwie mazowieckim oraz porównanie otrzymanych wyników z wynikami pomiarów na automatycznych stacjach monitoringu powietrza.

3

New challenges in air quality and climate modeling

Juda-Rezler K.

Archives of Environmental Protection

|

2010

|

Vol. 36, no. 1

3-28

EN

At present, when high particulate matter (PM) concentrations in ambient air cause thousands of premature deaths in Europe and global climate change is becoming the most critical issue in environmental protection, the state-of-the-science air quality and climate models constitute an essential research as well as decision support tools. Recently the great progress has been achieved in this research area. The present paper presents the goals and tools for Air Quality (AQ) Modeling, and gives overview of current challenges, including the meteorological, chemistry and climate modeling. The main emphasis is given to the regulatory and the Eulerian grid models, the latter are currently operating as so called off-line or on-line modeling systems. The issues connected with model implementation and validation is presented as well. Finally, the conclusions are drawn and recommendations for further development and integration of AQ and climate modeling in Poland are presented.

PL

W obecnej chwili, gdy alarmująco wysokie stężenia pyłów w atmosferze powodują przedwczesną śmiertelność tysięcy mieszkańców Europy, a zmiany klimatu są największym wyzwaniem ochrony środowiska naszej planety, matematyczne modelowanie jakości powietrza i klimatu staje się niezbędnym narzędziem badawczym, jak również niezwykle potrzebnym narzędziem wspomagania polityki ochrony środowiska. W ostatnich latach osiągnięto wielki postęp w omawianej dziedzinie. W pracy przedstawiono zadania i cele modelowania jakości powietrza oraz podstawy modelowania deterministycznego. Ukazano rozwój modeli regulatoryjnych oraz numerycznych modeli Eulerowskich, które aktualnie przyjmują postać tzw. systemów modelowania (modeli trzeciej generacji), pracujących zarówno w trybie off-line jak i on-line. Zaprezentowano najnowsze rozwiązania stosowane w modelowaniu meteorologicznym, w modelowaniu przemian chemicznych oraz w regionalnych modelach klimatycznych, wskazując na rozwój modelowania na świecie, w Europie i w Polsce. Omówiono także kwestę implementacji modeli oraz ich weryfikacji. Pracę podsumowują wnioski i rekomendacje związane z koniecznością rozwoju i integracji modelowania jakości powietrza i klimatu w Polsce.