Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of possible climate change impacts on air pollution by sulfur species over Central-Eastern Europe

Juda-Rezler K., Reizer M., Trapp W.

Environment Protection Engineering

|

2011

|

Vol. 37, nr 2

109-121

EN

High resolution, complex modelling system built with regional climate model (RegCM3), original emission model (EMIL) and air quality model CAMx was employed for analysing projected climate change impacts on concentrations and depositions of sulfur compounds (SOx) over Central and Eastern Europe. With employment of constant emission rates, results show a slight increase of SO2 concentrations in the future, as well as increase of SOx deposition in the mountains and decrease in central and eastern parts of Poland. Projections indicate also slight changes in a number of days and hours during the calendar year with SO2 levels exceeding European limit values. The biggest changes are evident in the vicinity of large point emission sources.

2

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.

3

Integrated assessment modelling of air pollution on a regional scale

Juda-Rezler K.

Environment Protection Engineering

|

2006

|

Vol. 32, nr 3

47-54

EN

Integrated Assessment Models (IAMs) of Air Pollution were constructed in the ninetieths of the twentieth century as a tool for ambient air and ecosystems quality assessment and management. The IAMs are built as a system of modules, including emission generation, the options and costs of emission control, atmospheric dispersion of pollutants and environmental and/or human sensitivities to pollutants. The modules are linked and include feedback line in the form of an optimisation model. Such an integrated system allows scenario analysis as well as decision support in finding optimal (within objective functions accepted) abatement strategies. This paper outlines the development, structure, capabilities, applications and results of the IAMs for a regional scale.

PL

Komputerowe modele zintegrowanej oceny zanieczyszczenia atmosfery (Integrated Assessment Models, IAMs) zaczęły powstawać na początku lat dziewięćdziesiątych ubiegłego stulecia jako narzędzia wspomagania decyzji w procesie zarządzania jakością środowiska. Systemy IAM łączą modele emisji zanieczyszczeń, rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w atmosferze, wrażliwości poszczególnych elementów środowiska i zdrowia ludzkiego na zanieczyszczenia, opcji ochronnych i kosztów redukcji emisji z modelem optymalizacji. Systemy IAM umożliwiają nie tylko ocenę stanu zanieczyszczenia środowiska i wynikających z niego zagrożeń, ale także wybór optymalnych - pod względem kosztów - strategii redukcji emisji zanieczyszczeń, zorientowanych na poprawę stanu środowiska przyrodniczego i ochronę zdrowia ludzi. Artykuł przedstawia rozwój, strukturę, możliwości, zastosowania i wyniki modeli zintegrowanych opracowanych dla skali regionalnej (europejskiej).

4

Uniwersalna funkcja celu dla zintegrowanych modeli oceny wpływu zanieczyszczeń powietrza na środowisko

Juda-Rezler K.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska

|

2004

|

z. 47

3--130

PL

Strategie ochrony środowiska opracowywane obecnie na całym świecie oparte są na wszechstronnej analizie wpływu danego rodzaju zanieczyszczenia na określony receptor oraz na wykorzystaniu nowoczesnych metod matematycznych i informatycznych dla znajdywania optymalnych rozwiązań ochronnych. Dotyczy to również strategii związanych z wpływem zanieczyszczeń atmosferycznych na środowisko. Do analizy zagrożenia środowiska przyrodniczego, zdrowia ludzkiego i środowiska materialnego wywoływanego przez zanieczyszczenia powietrza stosowane jest modelowanie zintegrowane (Integrated Assessment Modelling). Modele takie służą jako systemy wspomagania decyzji, umożliwiające wybór najbardziej odpowiednich strategii ochronnych, przy odpowiednio zdefiniowanej funkcji celu. Praca dotyczy zagrożenia środowiska przez jedno z podstawowych zanieczyszczeń powietrza -dwutlenek siarki, którego emisja do atmosfery w Polsce jest wciąż wysoka, szczególnie na tle innych krajów europejskich (OECD, 2003). Podstawowym celem badań było opracowanie metodyki wielo-kryterialnej oceny stanu zagrożenia, jakie emisja ta wywołuje dla środowiska przyrodniczego Polski, metodyki poszukiwania optymalnych, w zakresie kryteriów środowiskowych, strategii jego minimalizacji oraz implementacja obu metodyk dla obszaru kraju. Przedstawiono autorski system modeli matematycznych BURZA, w którego skład wchodzą: eulerowski model rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w atmosferze, statystyczne modele wrażliwości poszczególnych obszarów kraju na związki siarki oraz nowoczesne ewolucyjne procedury optymalizacyjne. Wdrożono oprogramowanie zawierające implementację tych modeli i przeprowadzono obliczenia dla obszaru całego kraju. Wyniki obliczeń stanu aktualnego zanieczyszczenia powietrza i ekosystemów w Polsce przez związki siarki zostały pozytywnie zweryfikowane z wynikami pomiarów z sieci monitoringu zanieczyszczeń powietrza pracujących w kraju. Przeprowadzona weryfikacja jest, według wiedzy autorki, pierwszą na taką skalę weryfikacją wyników modelowania przeprowadzoną w Polsce. Następnie opracowano i zaimplementowano metodykę wielokryterialnej oceny wrażliwości środowiska przyrodniczego kraju na związki siarki, wykorzystując koncepcję poziomów i ładunków krytycznych. Ocenę zagrożenia przeprowadzono przez wyliczenie przekroczeń wartości krytycznych (Ex) oraz stosunków wartości aktualnych do wartości krytycznych (CCR). W ten sposób zlokalizowano obszary zagrożenia.Na koniec zaproponowano metodykę minimalizacji istniejącego zagrożenia, w której zmniejszenie emisji SO^ uzyskiwane jest przez sterowanie systemem elektroenergetycznym kraju. Opracowano postać uniwersalnej wielokryterialnej funkcji celu. Przy zastosowaniu systemu BURZA w badaniach symulacyjnych uzyskano znaczne zmniejszenie stopnia zagrożenia środowiska oraz zmniejszenie emisji źródeł sterowalnych o około 25%, przy zachowaniu występującego w analizowanym roku zapotrzebowania kraju na energię elektryczną. Wszystkie badania zostały przeprowadzone na tle analizy postanowień odpowiednich Dyrektyw Unii Europejskiej.

EN

Strategies for the environmental protection of ecosystems and human health are based on the complex evaluation of the pollutant's impact on the individual receptors as well as the application of modem mathematical and computer science methods to derive optimal abatement solutions. For the analysis of the environmental and/or population risk from atmospheric pollution, Integrated Assessment Models (IAM) are used. Such models provide decision support and facilitate the choice of optimal (within accepted goal functions) abatement strategies. This study deals with the impact of airborne sulphur species on the environment. The sulphur dioxide emissions in Poland are still substantial, especially in comparison to other European countries (OECD, 2003). The work provides a methodology for multi-criterion evaluation of the threat to the environment and human health in Poland from the emissions of sulphur dioxide and describes the formulation of optimal, under environmental constraints, strategies for its minimization. The original IAM model named ROSE (Risk Of airborne Sulphur species on the Environment) has been developed and implemented specifically for Poland. ROSE is comprised of a suite of models: an Eulerian grid air pollution model; statistical models for assessing environment sensitivity to the sulphur species and an optimisation model with modem evolutionary computation techniques. The calculations of the sulphur species concentrations and total sulphur depositions were performed. Model results were positively verified with data from the National Network for air quality monitoring. This verification is, to the author's knowledge, the first air pollution model verification in Poland on a national scale. Next, the methodology for assessing the ecosystems sensitivity to the sulphur species as well as complex evaluation of the pollutant's threat to the environment was developed and put into operation. The concept of critical levels and loads was applied for assessing sensitivity, while exceedances of critical values (Ex) and current-to-critical value ratios (CCR) were employed for assessing environmental risk. The areas at risk from sulphur species were subsequently identified. The methodology of risk minimisation in an optimal way has been investigated. Application of the ROSE model and the use of multi criterion goal function, predicted a significant reduction in environmental risk in Poland as well as a reduction of the emission from coal-fired power stations by approximately 25%, whilst the country's electricity output remained constant. The model configurations and assumptions used in this study were consistent with data provided by the European Union Directives.

5

Modelling of the air pollution with sulphur species in Poland

Juda-Rezler K.

Environment Protection Engineering

|

2004

|

Vol. 30, nr 3

53-70

EN

In Poland, emission of sulphur dioxide into the atmosphere is still substantial, resulting in a direct and an indirect threat to human health and the environment. This paper compares current (1999) and past (1992) SOx concentra-tions and sulphur depositions calculated for Poland using a regional-scale numerical dispersion model. Annual mean concentrations of SO2 and as well as total sulphur deposition are calculated for selected years. The results show that air pollution with sulphur species in Poland is decreasing significantly, but at some locations the concentrations and deposition of sulphur are still high. Model results for 1999 have been verified by the data from the National Network for Air Quality Monitoring. In order to evaluate the model per-formance, a comprehensive package of methods was applied. The results of model performance evaluation are presented and discussed. The SO2 concentrations measured and calculated proved to be in a very good agreement. Available measurements show that the model underestimates concentrations but satisfactorily predicts a total sulphur deposition.

PL

Polska jest krajem posiadającym duże pokłady węgla kamiennego i brunat-nego, co powoduje, że choć udział procentowy węgla w strukturze zużycia nośników energii zmalał w ciągu ostatniego dwudziestolecia o około 15%, to energia pierwotna w ponad 60% jest nadal pozyskiwana z paliw stałych. Mimo znacznych redukcji emisji SO2 w ostatnich latach, Polska nadal należy do naj-większych emiterów tego związku w Europie, co stanowi potencjalne zagrożenie dla środowiska i zdrowia ludzkiego. Aby ocenić to zagrożenie, opracowano zintegrowany system modelowania ROSE (Risk of airborne sulphur species to the environment), w którym zastosowano koncepcję jedno zanieczyszczenie - wielość efektów, co pozwala uwzględnić i ocenić wszystkie negatywne skutki oddziaływania związków siarki na środowisko. Jedną z części składowych systemu ROSE jest regionalny, numeryczny model rozprzestrzeniania się związków siarki w atmosferze, POLSOX-II, który zaprezentowano w pracy. Przeprowadzono obliczenia dla dwóch wybranych lat: 1992 i 1999, reprezentujących odpowiednio stan zanieczyszczenia atmosfery w początkowym okresie transformacji ustrojowej oraz stan aktualny. Wyniki modelowania zweryfikowano, porównując je z danymi pomiarowymi. Porównanie przeprowadzono dla średniorocznych stężeń SO2 i oraz całkowitej rocznej depozycji siarki. Wyniki pokazują, że zanieczyszczenie powietrza i ekosystemów w Polsce przez związki siarki znacznie zmalało w analizowanym okresie, lecz w niektórych regionach jest ono nadal duże. Dla stężeń SO2 przeprowadzono kompleksową weryfikację wyników modelowania, korzystając z danych pomiarowych uzyskanych z 53 stacji monitoringu zanieczyszczeń powietrza. Uzyskano bardzo dobrą zgodność wyników modelowania z wartościami pomiarowymi. Dostępne dane pomiarowe wskazują ponadto, że otrzymane wyniki obliczeń depozycji siarki na podłożu są dobrze zbieżne z wynikami pomiarów, niezadowalająca jest natomiast jakość predykcji modelu w odniesieniu do stężeń . Omówiono ten problem.

6

Forecasting of sulfur deposition on a regional scale

Holnicki P., Żochowski A., Abert K., Juda-Rezler K.

Environment Protection Engineering

|

2002

|

Vol. 28, nr 3-4

95-107

EN

The paper presents an algorithm for the prediction of sulfur deposition on a regional scale. The method is based on a dynamic, single-layer model of air pollution dispersion. The set of two transport equations, for the primary (SO2) and secondary (SO42-) sulfur species, is solved. Finally, the model generates spatial characteristics of the cumulated sulfur deposition due to transport and deposition processes, taking into account aerodynamical parameters of the terrain and chemical transformations. The model is aimed at evaluating sulfur deposition originating from the major emission sources, representing the sector of energy generation. The emission intensity of each source and the time sequence of meteorological parameters within the period of simulation constitute the main input data. The model computes the contribution of each source to sulfur deposition over the predescribed time interval. The resulting total deposition map is a sum of the individual contributions. The land-cover characteristics is an important factor in this calculation. Test computations were performed for the set of major power plants in Poland, using two estimation methods of dry deposition velocity for SO2: (i) the standard literature value and (ii) the variable value calculated due to the modified version of RIVM's dry deposition model [2]. The results being presented refer to seasonal winter and summer depositions as well as to the total annual value.

PL

Przedstawiono algorytm prognozowania depozycji siarki w skali regionalnej. W zastosowanej metodzie wykorzystano dynamiczny, jednowarstwowy model rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń atmosferycznych, który opiera się na układzie równań transportu dla zanieczyszczeń pierwotnych (SO2) oraz wtórnych (SO4 -2). Na postawie modelu opracowano mapy rozkładu przestrzennego skumulowanych wartości depozycji siarki w regionie, uwzględniające wpływ parametrów aerodynamicznych i przemian chemicznych na proces transportu zanieczyszczeń. Model ma służyć do oceny wielkości depozycji związanej z oddziaływaniem głównych źródeł energetyki zawodowej. Podstawowymi danymi wejściowymi SA intensywność źródła emisji oraz ciąg danych meteorologicznych dla przyjętego okresu symulacji. Ważnym czynnikiem branym pod uwagę w obliczeniach jest charakterystyka pokrycia terenu. Końcowe pole depozycji stanowi sumę udziałów poszczególnych źródeł. Obliczenia testowe przeprowadzono dla grupy największych zakładów energetycznych w Polsce., wykorzystując dwa sposoby obliczania prędkości suchej depozycji SO2 : (i) standardową, stałą wartość literaturową oraz (ii) zmienną wartość vd obliczoną na podstawie zmodyfikowanej wersji modelu suchej depozycji RIVM. Prezentowane wyniki przedstawiono jako mapy depozycji siarki dla lata, zimy oraz całego roku.