MODELIRANJE ŠIRJENJA ONESNA ŽENJA V ZUNANJEM ZRAKU€¦ · Predstavitev dela na EIMV OKK Modelske ocene prispevkov k onesnaženju zraka princip delovanja modelov primerjava različnim

MODELIRANJE ŠIRJENJA ONESNAŽENJA V ZUNANJEM ZRAKU

Matic IVANČIČELEKTROINŠTITUT MILAN VIDMAR

Slovensko meteorološko društvo

Ljubljana, 7. junij 2012

Slovensko meteorološko društvoLjubljana, 7. junij 2012

Matic IVANČIČwww.okolje.info

PROGRAM PREDAVANJA

� Predstavitev dela na EIMV OKK

� Modelske ocene prispevkov k

onesnaženju zraka

� princip delovanja modelov

� primerjava različnim modelskih pristopov

� opis določenih pojavov v atmosferi

� Različni viri emisije odpadnih snovi v zrak

� Validacija

� Primeri dobre prakse



SPREMLJANJE KAKOVOSTI ZUNANJEGA ZRAKA

� Informacije, kakšno je stanje

� Trije glavni načini, ki se dopolnjujejo:

� emisijske meritve odpadnih snovi v zrak

� monitoring kakovosti zunanjega zraka

� modelski izračuni širjenja onesnaženja v zunanjem zraku

� Dober odnos z javnostjo

� dostop zainteresirane javnosti do podatkov

� www.okolje.info



KAJ JE MODELIRANJE?

� Vrsta ocenjevanja kakovosti zunanjega zraka

� Povezava med emisijo in meritvami kakovosti zunanjega zraka

� Numerična simulacija fizikalnih pojavov

� Namen modeliranja� izbira reprezentativnih merilnih mest

� ocena dodatne obremenitve zunanjega zraka

� prostorska predstava širjenja onesnaženja

� analiza ekstremnega dogodka

� vplivno območje naprave

� umeščanje novih objektov v prostor:� kakšen je vpliv nove naprave na okolje

� Dogajanje v atmosferi – meteorološko predznanje



IZRAČUN ŠIRJENJA ONESNAŽENJA

� Dimni dvig� Volumski pretok in izhodna temperatura odpadnih dimnih plinov

� Advekcija dima z vetrom� Nehomogena 3D vetrovna

polja nad razgibanim terenom

� Razširjanje prečno na smer vetra� Stabilnost ozračja



RAZLIČNI PRINCIPI MODELIRANJA

� Gaussov model� analitična rešitev disperzijske enačbe� raven teren

� Eulerjev model� razgiban teren� Eulerjev koordinatni sistem

� Lagrangeev model� razgiban teren� Lagrangeev koordinatni sistem

� Lagrangeev delčni model� Lagrangeev paketni model



PRIMERJAVA GAUSSOV : LAGRANGEEV MODEL

� nad ravnim terenom je rezultat Gaussovega in Lagrangeevega modela podoben



DIPLOMSKO DELO

� Primerjava disperzijskih modelov

� Trije modeli

� AUTAL2000 / TALDIA

� Lagrangeev delčni model

� ena meteorološka postaja

� GRAL / GRAMM

� Lagrangeev delčni model

� ena meteorološka postaja

� CALPUFF / CALMET

� Lagrangeev paketni model

� več postaj, vertikalni profili, podatki iz mezoskalnih meteoroloških modelov

� CALPUFF je najprimernejši



DELOVANJE MODELA CALPUFF

� Lagrangeev paketni model

� predlagan model s strani EPA za modeliranje širjenja onesnaženja nad kompleksnim terenom

� upošteva vetrovne stržene

� gibanje onesnaženja pod temperaturno inverzijo



PRIMERJAVA GAUSSOV : LAGRANGEEV MODEL II



PRIMERJAVA GAUSSOV : LAGRANGEEV MODEL III



VETROVNI MODEL CALMET

� Priprava 3D polj vetra, temperature in vlage

� Diagnostičen vetrovni model

� prilagajanje vetrovnega polja kompleksnemu terenu

� pobočni vetrovi

� kanaliziranje vetra po dolinah

� Variacijski pristop (Sherman 1978)

� Vhodni podatki

� več meteoroloških postaj

� radio-sondažne meritev

� podatki iz mezoskalnih meteoroloških modelov



VETROVNI MODEL CALMET

� Lokacija sondažnih meritev ni nujna na modelskem območju



SKLOPITEV CALMET - ALADIN

� 3D polja modela ALADIN

� služijo kot začetni pogoj (“first guess”)

� dobra prostorska in časovna pokritost

� sodelovanje z Uradom za meteorologijo



NAPOVED VETRA – AMP ŠOŠTANJ



NAPOVED VETRA – AMP ZAVODNJE



NAPOVED VETRA – AMP GRAŠKA GORA



NAPOVED VETRA – AMP VELENJE



NAPOVED VETRA – AMP VELIKI VRH



NAPOVED VETRA – AMP PESJE



ODZIV MODELA – TEMPERATURNA INVERZIJA



ODZIV MODELA – PREHOD FRONTE



ODZIV MODELA – BURJA NA PRIMORSKEM

� močna burja na primorskem

� šibka burja na primorskem



PRIMER NAPOVEDOVANJA ONESNAŽENJA



ODZIV MODELA - TEŠ



ODZIV MODELA TEB

Sv. Mohor - NO2 - 11. januar 2009

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

ura

kon

cen

raci

je

imisija

model

Sv. Mohor - NO2 - 11. julij 2009

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25

ura

kon

cen

trac

ije

imisija

model



UPORABA MODELOV

� v Zasavju v zadnjem tednu decembra 2009 ni obratovala nobena naprava

� vse merilne naprave v okolici TET so zaznale povišano onesnaženje…



� izračun širjenja onesnaženja iz TEŠ

� ob 15. uri potuje onesnaženje proti Zasavju…

UPORABA MODELOV



REALNO OBRATOVANJE: nižje onesnaženje

0

100

200

300

400

500

600

najvišje urne koncentracije

NO2 [µg/m3]

PB 1, 2, 3 PB 4, 5 4 novi - 84mg/m3

4 novi - 50mg/m3

4 novi - 25mg/m3

celoletno obratovanje

realno obratovanje 2009

� stari PB 1, 2, 3: 3x 23 MW

� štirje novi: 4 x 50 MW



ŠIRJENJE ONESNAŽENJA V PRIMERU LC

� najvišja urna koncentracija NO2

� povprečna letna koncentracijadioksinov in furanov



ŠIRJENJE ONESNAŽENJA V PRIMERU LC

� N1 � mlin cementa

� hladilnik klinkerja� razpršena

� skupaj



VPLIVNO OBMOČJE

� Kaj je vpliv? Vsaka molekula ?

� Vplivno območje = območje, na katerem je mogoče pričakovati, da bo obratovanje naprave povzročilo obremenitev okolja, ki lahko vpliva na zdravje ali premoženje ljudi (70. člen ZVO)

� Varovanje človeškega zdravja – doseganje mejnih vrednosti za zunanji zrak

� Mejne vrednosti sledijo smernicam WHO

� Čezmerno onesnaženje -> vplivno območje

� Območje povišanih koncentracij

� potrebno je spremljati onesnaženje



EMISIJE ODPADNIH SNOVI V ZRAK

� Različni viri:

� industrijski in energetski objekti

� mala kurišča

� emisije iz prometa

� daljinski transport

� Nadzor nad industrijo z emisijskimi meritvami

� sanacijski ukrepi v industriji

� Mala kurišča in promet:

� številčni in razpršeni viri

� modelske ocene emisije

� števci prometa



� povprečna letna koncentracija NOx v Ljubljani:

TE-TOL promet

RAZLIČNI VIRI EMISIJE



� povprečna letna koncentracija NO2 v Ljubljani:

TE-TOL promet




� Najvišja urna koncentracija NO2 v Ljubljani:

TE-TOL promet




� povprečna letna koncentracija delcev PM10 v Ljubljani:

TE-TOL promet




� najvišja dnevna koncentracija delcev PM10 v Ljubljani:

TE-TOL promet




ZAKLJUČEK

� Modeliranje širjenja onesnaženja v zunanjem zraku je tesno povezano z meteorologijo

� Je le numerična simulacija

� Za onesnaženje niso krivi samo industrijski viri� industrija je nadzorovana

� promet je zelo razpršen

� daljinsko ogrevanje rešuje problem malih kurišč

� S pomočjo modelskih izračunov je možno oceniti stanje v bližnji prihodnosti� umeščanje novih objektov

� različni scenariji / ustreznost predvidenih ukrepov

HVALA ZA POZORNOST



VIRI IN LITERATURA

� http://www.okolje.info/portal2/ (17.5.2012).� Vončina R., Ivančič M., Kovačič D., Kocuvan R., Hohnec D. (2012). Elaborat o določitvi vplivnega območja za LAFARGE

CEMENT d.o.o. Študija št. 2131, EIMV, Ljubljana. (dostopno na spletu: http://www.okolje.info/index.php/projekti/lafargecementvplivnoobmocje (7.5.2012)).

� Ivančič M., Vončina R. (2012). Validacija modela CALMET na območju podjetja LAFARGE CEMENT d.o.o. v obdobju od 1.12.2010 do 1.12.2011. Poročilo št. EKO 5467, EIMV, Ljubljana.

� Ivančič M. (2009). Modeliranje izpustov z Lagrangevim modelom. Seminar 4. letnika. FMF, Ljubljana.� Ivančič M. (2010). Diagnostic wind field. Seminar 4. letnika. FMF, Ljubljana.� Ivančič M. (2010). Primerjava disperzijskih modelov. Diplomska naloga. FMF, Ljubljana.� Žabkar R., Ivančič M., Rakovec J., Rus M. (2010). Comparison of different dispersion modelling approaches in complex

terrain. V: zbornik HARMO’13 konference, Pariz, 1. - 4. junij 2010.� Ivančič M., Žabkar R., Rakovec J., Vončina R., Pristov N. (2011). Influence of three different wind field initializations in

CALMET model on dispersion modelling in complex terrain. V: zbornik HARMO’14 konference, Kos, 2. - 6. oktober 2011.� http://maps.google.com/ (17.5.2012).� Scire J.S., Strimaitis D.G., Yamartino R.J. (2000). A User’s Guide for the CALMET meteorological model: Version 5. Earth

Tech, Inc, Concord.� Scire J.S., Robe F.R., Fernau M.E., Yamartino R.J. (2000). A User’s Guide for the CALPUFF Dispersion Model:

Version 5. Earth Tech, Inc, Concord.� Scire J., Escoffier-Czaja C. (2010). CALUFF Modeling Course. Pisa, 30. marec – 1. april 2010. � http://app.luis.steiermark.at/berichte/Download/Fachberichte/Lu_08_09_GRAL_Documentation.pdf (25.2.2012).� Martin Rexeis, Stefan Hausberger (2009). Trend of vehicle emission levels until 2020 – Prognosis based on current vehicle

measurements and future emission legislation. Atmospheric Environment.� Vončina R., Ivančič M., Kocuvan R. (2011). Analiza širjenja emisij snovi v zrak s pomočjo Lagrangeevega modela za

Termoelektrarno toplarno Ljubljana. Študija št. 1936, EIMV. Ljubljana.� http://web.mit.edu/~peteri/www/Peter/articles/final_proof.pdf (18.11.2011).

Documents

MODELIRANJE ŠIRJENJA ONESNA ŽENJA V ZUNANJEM ZRAKU€¦ · Predstavitev dela na EIMV OKK Modelske ocene prispevkov k onesnaženju zraka princip delovanja modelov primerjava različnim