Avaliação de desempenho do modelo fotoquímico CMAQ utilizando diferentes condições de contorno em uma região urbana e industrializada

Página do item simplificado
dc.contributor.advisor-co1Henderson, Barron
dc.contributor.advisor1Albuquerque, Taciana Toledo de Almeida
dc.contributor.authorPedruzzi, Rizzieri
dc.contributor.referee1Reis Júnior, Neyval Costa
dc.contributor.referee2Andrade, Maria de Fátima
dc.date.accessioned2018-08-24T22:53:40Z
dc.date.available2018-08-24
dc.date.available2018-08-24T22:53:40Z
dc.date.issued2016-04-13
dc.description.abstractThe purpose of this study was to evaluate the influence of the boundary conditions (BCON) in the CMAQ model simulations over the Metropolitan Region of Grande Vitória (RMGV) for MP10 and O3 pollution. It was made four scenarios of August 2010 with different boundary conditions. The first scenario (M1) using fixed, time-independent boundary conditions with zero concentration (zero) for all pollutants; a second scenario (M2) with fixed, timeindependent concentration values, with average values from monitoring stations from RMGV and from Aracruz’s stations on north and Anchieta’s stations on south; the third scenario (M3) used boundary conditions varying with time from a previous simulation with CMAQ over a larger area, centered on RMGV; and finally, the fourth scenario (M4) usin g boundary conditions varying with time from simulations of global model GEOS-Chem. All scenarios used the same meteorology conditions and pollutant emissions, meteorological conditions was generated by the model WRF version 3.6.1 and pollutant emissions inventory are from the official emissions inventory of RMGV. The air quality simulations were made with a domain 61 x 79 km centered on coordinates -20,25ºS, -40,28ºW with a resolution of 1 km, using the CB05 and Aero6 and still analyzer CMAQ processes (PROCAN). The results were compared with the measured data in monitoring stations from RMGV. The results showed that for PM10, the boundary conditions were not so influential on the simulated concentrations, with small variations of concentrations between the tests, but, in general, M3 and M4 methods achieved the best results for statistics, however, the M2 method is not totally wrong but should be cautious in using this method. It was observed different behaviors between monitoring stations, where there are some that have been overestimated values in a few hours and others with understated concentrations, occurred probably because the grid size associated with weather conditions and temporal variation of emissions. For ozone, it was noted that the boundary conditions had a large influence on modeled concentrations, and may also influence the increased of production of O3 not only by chemical reactions, but also by advection processes and atmospheric diffusion. It was observed on scenario M1 that the O3 modeled concentrations were very small and do not represent reality. On M2 and M3 scenarios, concentrations were overestimated, on monitoring stations and in areas near the boundaries of the domain, mainly in the western portion. The M4 scenario achieved the best results of concentrations and statistics, which is the most advisable when the goal is to evaluate the ozone. As the high resolution domain applied to CMAQ had only 61x79km was noted that the boundary conditions affect directly across the grid field, especially for ozone, by using the process analysis preprocessor (PROCAN). When the boundary concentrations are high, regardless of being fixed or varying with time, the advection processes and turbulent diffusion adds a large amount of mass in domain's borders, overestimating the modeled concentrations.eng
dc.description.resumoO objetivo principal deste trabalho foi avaliar a influência das condições de contorno nas simulações com o modelo CMAQ sobre a Região Metropolitana da Grande Vitória (RMGV) para os poluentes, ozônio (O3) e material particulado inalável (MP10). Foram feitos quatro cenários de simulação para o mês de agosto de 2010 com diferentes condições de contorno. O primeiro cenário (M1) utilizando condições de contorno fixas, invariáveis com o tempo com concentrações nulas (zero) para todos os poluentes; um segundo cenário (M2) com valores fixos de concentração, invariável com o tempo com valores médios obtidos através do monitoramento das estações de qualidade da RMGV e de estações de Aracruz ao Norte e Anchieta ao sul; o terceiro cenário (M3) utilizou condições de contorno variáveis com o tempo provenientes de uma simulação prévia do CMAQ com um domínio maior, centralizado sobre a mesma área (RMGV); e por fim o quarto cenário (M4) que utilizou valores de concentrações variáveis com o tempo para as bordas oriundas de simulações com o modelo global GEOSChem. Todos os cenários utilizaram as mesmas condições de meteorológicas e emissões de poluentes, com condições meteorológicas geradas pelo modelo WRF versão 3.6.1 e emissões atmosféricas provenientes do inventário de emissões oficial da RMGV. As simulações de qualidade do ar foram feitas com domínio 61 x79 km centrado nas coordenadas -20,25ºS; -40,28ºW com resolução de 1 km, utilizando o CB05 e Aero6 e ainda o analisador de processos do CMAQ (PROCAN). Os resultados das simulações foram comparados com os dados medidos em estações de monitoramento da RMGV. Os resultados mostraram que para MP10 as condições de contorno não foram tão influentes nas concentrações simuladas, com pequenas variações das concentrações entre eles, porém, de um modo geral, os métodos M3 e M4 alcançaram os melhores resultados para estatística, entretanto o método M2 não está totalmente equivocado, porém deve-se ter cautela em usar esse método. Foram observados comportamentos diferentes entre as estações de monitoramento onde houve umas com valores superestimados em algumas horas e outras com valores subestimados, ocorrido provavelmente, por causa do tamanho da grade associado com as condições meteorológicas e variação temporal das emissões. Para o ozônio, notou-se que as condições de contorno influenciam diretamente nas concentrações modeladas, podendo inclusive influenciar no aumento da produção do O3 não apenas por reações químicas, mas também por processos de advecção e difusão atmosférica. Foi observado que cenário M1 faz com que as concentrações de O3 modeladas sejam bem pequenas, não representando a realidade. No cenário M2 as concentrações foram superestimadas, tanto nas estações quanto nas áreas próximas aos limites do domínio, principalmente na porção Oeste. Os cenários M3 e M4 alcançaram os melhores resultados de concentrações e estatística, sendo estes os mais aconselháveis quando o objetivo é avaliar o ozônio. Como o domínio final utilizado na modelagem do CMAQ foi de apenas 61 x 79km, observou-se que as condições de fronteira influenciam diretamente em toda grade do domínio, principalmente para ozônio, ao utilizar o processador de analises (PROCAN). Quando as concentrações de contorno são altas, independentes de serem fixas ou variantes com o tempo, os processos de advecção e difusã o turbulenta promovem um incremento muito maior nas regiões de fronteira com a RMGV, aumentando a concentração.
dc.formatText
dc.identifier.citationPEDRUZZI, Rizzieri. Avaliação de desempenho do modelo fotoquímico CMAQ utilizando diferentes condições de contorno em uma região urbana e industrializada. 2016. 133 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2016.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/10317
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Ambiental
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
dc.rightsopen access
dc.subjectAir qualityeng
dc.subjectBoundary conditioneng
dc.subjectGEOS-Chempor
dc.subjectModelo WRFpor
dc.subjectModelo CMAQpor
dc.subjectModelo SMOKEpor
dc.subjectCondições de contornopor
dc.subject.br-rjbnAr - Qualidade
dc.subject.br-rjbnProblemas de valores de contorno
dc.subject.br-rjbnVitória, Região Metropolitana de (ES)
dc.subject.cnpqEngenharia Sanitária
dc.subject.udc628
dc.titleAvaliação de desempenho do modelo fotoquímico CMAQ utilizando diferentes condições de contorno em uma região urbana e industrializada
dc.typemasterThesis
Arquivos
Pacote Original
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
dissertacao-Rizzieri-Condicoes_Contorno_CMAQ_CORRECAO-rev-final.pdf
Tamanho:
10.06 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Baixar
Coleções
Mestrado em Engenharia Ambiental