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.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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).
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.