نمذجــة جــودة الهــواء والتحكم فيهـــا (1) air quality...
DESCRIPTION
جامعة الدول العربية أمانة المجلس الوزارى العربى للكهرباء والأمانة الفنية لمجلس الوزارء العرب المسئولين عن شئون البيئة - الموسسة العامة القطرية للكهرباء والماء (كهرماء ) اللجنة الاقتصادية والاجتماعية لغربى آسيا ( ESCWA ) برنامج الأمم المتحدة للبيئة ( UNEP ) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1
نمذجــة جــودة الهــواء
( 1والتحكم فيهـــا )
Air Quality Modeling and Control
مهندس / ماهــر عـزيــز استشارى الطاقة والبيئة وتغير المناخ
9795-368-0122( 2)موبايل : < : اليكترونى <[email protected]بريد
العربية الدول جامعةالعرب الوزارء لمجلس الفنية واألمانة للكهرباء العربى الوزارى المجلس أمانة
البيئة - شئون عن المسئولينكهرماء ) ( والماء للكهرباء القطرية العامة الموسسة
آسيا ) لغربى واالجتماعية االقتصادية ( ESCWAاللجنةللبيئة ) المتحدة األمم (UNEPبرنامج
التدريبية طرق حول " الدورة فى األساسية المبادئالعربية " الدول فى الكهرباء بقطاع للبيئة الملوثة االبتعاثات حساب
الدوحة – / قطر 2012مايو 31- 29دولة
2
األولى المحاضرة
مقدمة عامة لنمذجة جودة الهواء
2
3
Outline العريضة الخطوط
الجوى • الغالف عمليات
نمذجة • الهواء (نوعيةجودة )مكونات
النماذج • إلى الحاجة
النماذج • أنواع
( الشروط • والتخوم ) المبادئ واإلطارية المبدئية
والالتيقنيةالحساسية •
العينة • Sample Outputs نواتج
االستخدام النماذج • متواترة
الستخراج الموقع دليل • والنماذج اإللكترونى البيانات
4
فى عملية الهواء التحكم جودة
مرتدة هى • تغذية عملية
عنصر جودة نمذجة • هي (رئيسيمركزى )الهواء
توزيعات الملوثات
تصميم استراتيجية
التحكم
توزيعات االبتعاثات
جودة نموذجالهواء
الغالف كيمياءالجوي
الجوية األرصاد
الهواء جودة تأثيراتوالرفاهية • الصحةالثانوية • التأثيراتالسكان • populationتعرض
exposure
الهواء جودة مستهدفاتالفنية • الجدوىاالقتصادية • القضاياrobustnessالتعافى •
5
الهواء جودة نماذجوكيمياء ت• بفيزياء معرفتنا وتكامل الجوى دمج الغالف
المستقبل لأدوات هى • في الهواء جودة على االبتعاثات أثر تحديد
الشمسي اإلشعاع
المائية الكيمياء
إلى النقلالخارج
إلى النقلالداخل
الضوئية الكيمياء
الخلط ارتفاعأمطار االضطراب
الجوى
ترسيب
6
الهواء جودة نماذج
الهواء؟ • جودة نموذج هو ماo االبتعاث أنماط تصف رياضية صياغة . اتهو اإلزالة وعمليات الكيميائي، والتحول الجوية، واألرصاد ،
النموذج؟ • نستخدم لماذاo" " " ؟ " ب الموقع في الملوثات تركيزات في أ المصدر مساهمة هي ما
o فعالية األكثر االستراتيجية هي لخفض ما التكلفة حيث متطلبات من لتلبية الملوثات تركيزات
إماميات
Standards الهواء؟ جودة
o اب تدفق خفض أو إضافة عن الناجم الهواء جودة على التأثير هو محدد؟ تما ملوث عاث
o أن أين مصدر يتعين المرء aيضع صناعي ) للتلوث ا مجمع المستقبل سريع، أو في لخ( إ ...طريق
البيئية؟ آثاره من للحد
o غد؟ عليه ستكون ماذا بعد أو غدا الهواء جودة
7
الهواء جودة نموذج عناصرغير عمليات
متجانسةعمليات متجانسة
ترسب كسح
كيميائية تفاعالتحرارية
تفاعالت ضوئية كيميائية
عمليات األيروسول
عمليات االمتصاص
العمليات الكيميائية
الرياضي النموذج التركيزات المتوقعة
المصادر
عن ناجمة ابتعاثاتالبشري النشاط
طبيعية ابتعاثات
المتأفقة الملوثات) أفقى) اتجاه فى المتحركة
Transportالنقل
االضطراب الجوى
الطوبوغرافيا
خشونة السطوح
ارتفاع االنعكاس
أو الهطولاإلشعاعالترسب
السحب الرياح الحرارة غطاء درجة
8
االبتعــاثــات
البشري االبتعاثات • النشاط عن ( الناتجة اإلنسان ) صنع من
Anthropogenic
o النقطى المصدرPoint Source (الكهرباء توليد النيتروجين :محطات أكاسيد
"NOx" "الكربون أكسيد أول ،CO "الجسيمات (الدقيقة ،
o المصدر منطقة
o" ( النيتروجين أكاسيد السيارات، متنقل الكربون" "NOxمصدر أكسيد أول ،CO "،
الثقيلة " (HCالغيوم الجسيمات" ،
الحية االبتعاثات • الكائنات عن Biogenic الناتجة
االبتعاثات • معالجةo الزمن مع Temporizationالدوران
o التنويع أو Speciationالتصنيفoالتشبيك Gridding
العالمية: • االبتعاثات حصر نشاط Global Emission Inventoryمثال
Activity (GEIA)
9
الكتلة • بقاء معادلة هو النماذج لهذه النظري األساس
conservation of mass األثرية الجوية األنواع traceالنتقال
species. وترسبها وكيميائها
•: الكيميائية األنواع لمعادلة العام الشكل
: المعادالت النموذج Equationsصياغة
10
: أن حـــيث
في التغير معدل االنتقال ) ciهو للتأفق االتجاه نتيجة األفقي( فى
في التغير معدل المضطرب ciهو لالنتشار turbulent diffusion نتيجة
في التغير معدل المائية، ) ciهو الكيمياء التبخر، الكسح، السحب لعمليات نتيجة
) الرطب الترسب
في التغير معدل الجاف ciهو للترسب نتيجة
في التغير معدل لعمليات ciهو ( ) نتيجة البيني ) النقل الجوي الهباء اإليروسوالت
) ) اإليروسوالت ) ديناميكا ، الجوي الهباء واإليروسوالت الغاز بين
Rgi / الفقد معدل الكيميائية المواد إنتاج صافي
Ei االبتعاث معدل
) : تابع) المعادالت النموذج Equationsصياغة
11
: البنية النموذج Structureصياغة
من • بعدد النموذج التشغيلية يتميز منها operatorsالعوامل كل يمثل
/ المثال، سبيل وعلى مختلفة، كيميائية فيزيائية عمليات
A( :االنتقال التأفق االتجاه عامل ( فى Advection Operatorاألفقى
D :االنتشار Diffusion Operatorعامل
C :السحب Cloud Operatorعامل
R :الغازية المرحلة كيمياء Gas-phase Chemistry Operatorعامل
P / اإليروسوالت: الجسيمات Particle / aerosol Operatorعامل
S / :المماص المصادر Source / Sink Operatorعامل
12
: ) البنية) النموذج صياغة Structureتابع
حل يسفر • عن التشغيل لعامل المتزامن التطبيق
solution: الحقة زمنية خطوة في
c(x,y,z; t +∆t) = c(x, y, z; t) + [A(∆t) + D(∆t) +
C(∆t) + R(∆t) + P(∆t) + S(∆t)] c(x, y, z; t)
13
االبتعاثات معالجةEmission Processing
•" ( الكربون أكسيد أول االبتعاثات مختزن oحnوmل أكاسيد" COت ،
المتطايرة" "NOxالنيتروجين " العضوية المركبات ،VOC )"إلى
وزمانى مكاني انحالل .Spatial & temporalنموذج
لل الج nعoم• oفء حسابيا تابك فعال Computationallyعاثات
Efficient.
•p a ِمoوnل نمذجيا جاهزة ابتعاثات مدخالت لالبتعاثات model-readyد
والنقط ( يالمجالية االنتقالية ) والحركية . mobileة واألحيائية ،
14
الهواء يةاألرصاد لتلوث الجويةMeteorology of Air Pollution
• ) المقياسات ) Scalesالنطاقاتo( ) الكبير ) المقياس (1000النطاق كم
o( ) المتوسط ) المقياس (100النطاق كم
o( ) الصغير ) المقياس (1النطاق كم
حدود • ( طبقة الجوي تخوم) Atmosphericالغالف
Boundary Layer
o واالنتشار االضطراب Turbulent & Diffusion Processesعمليات
o السطحية Surface Layerالطبقة
o اليومي Diurnal Variationالتغير
15
الهواء يةاألرصاد لتلوث (الجوية تابع)Meteorology of Air Pollution
الجوية • Atmospheric Stabilityاالستقرارية
السحب • Cloud Processesعمليات
o" الكبريت أكسيد لثاني المائية المرحلة في" SO2تأكسد
لتحويل العالمي النطاق على أهمية األكثر المسار هو السoحoب
الكبريت " أكسيد كبريتات" SO2ثاني .Sulfateإلى
o الحمضي .Acid Depositionالترسب
16
الجوية األرصاد نماذجMeteorology Models
المقياس • وسطى التوليد Mesoscale Model( MM5 )5نموذج
Generation 5
الجوي "• للغالف اإلقليمي النمذجة RAMS" Regional Atmosphericنظام
Modeling System
للمناخ "• اإلقليمي RegCM2" Regional Climate Modelالنموذج
المجتمعي )• النطاق على المناخ CCM3 )Community Climateنموذج
Model
17
) النماذج ) أنواع أنماطTypes of Models
• : على مؤسسة نماذج هي الرياضية النماذج
أساسية fundamental descriptionsتوصيفات
الغالف في والكيميائية الفيزيقية للعمليات
الجوي.
• : على مؤسسة نماذج هي اإلحصائية النماذج
. للبيانات اإلحصائي التحليل
18
الرياضية Mathematical Modelsالنماذج
أبعاد "• ب" D-0بدون ،o1واحد "ْدْع-D" "بعدان ،2-D" "أبعاد ثالثة ،3-D"
• : هوائية لحoْزمnة الكيميائي التركيب في التغييرات تحاكى الجرانج نماذج
. ) الجوي ) الغالف في a أفقيا انتقالها أى تأفقها يتم معينةo تبادل يوجد ال بحيث المحلية الرياح مع يتحرك الذي اإلطار هو الجرانج نمذجة إطار
oسمح ي التي االبتعاثات أنواع باستثناء بها، المحيطة والمناطق الهواء ْزمnة oح بين للكتلة
. قاعدتها خالل من الهوائية الحزمة بدخول لها
o :مثال"OZIPR " (لألوزون المتساوية التوقيع Ozone Isopleth Plottingحزمة
Package )
أويلر • : Eulerian Modelsنماذج من مجموعة في الملوثات تركيز تصف
جغرافي نطاق ضمن الثابتة الحسابية الخالياo" :مثالMAQSIP .)) النطاقات" ) ) المقياسات متعددة الهواء جودة محاكاة منصة
19
) ( ) ب ) و الجرانج نموذج أ من لكل التخطيطي اإلظهارإويلر نموذج
األنواع
الخارجة
األنواع
الداخلة
االبتعاثات
) (ب) أ)
20
اإلحصائية النماذجStatistical Models
معين • موقع في للملوثات المقاسة التركيزات لربط محاولة
) ( تركيبات nى بِن باستخدام nْقبِل Compositionsبمصادرها المoْست
receptor والمصدرSource . وجود ضروريا وليس فقط
أو ) وحجم والموقع والطوبوغرافيا الجوية األرصاد عن معلومات
. المصادر( مقدارo :الكيميائية الكتلة توازن .Chemical Mass Balance (CMB) مثال
21
المسار نماذجTrajectory Models
االستمرارية • معادلة حل الرياح Continuity Equationيتم حقل باستخدام
. مرجعي إطار باعتباره
المزايا•o ْفءo وك بسيطة
o ) الترميز ) فى أيسر الشبكية to codeأسهل بالنماذج مقارنة Grid Modelsوالتشغيل
o ) الحساسية ) محاكيات في المدخالت وتغيير النموذج لمدخالت التحديد يسيرة سهلة
o وواضحة كبيرة كيميائية آليات تشمل أن يمكن
o ) لآلليات ) التعديل يسيرة سهلة
o المرجعى اإلطار والمتلقي Reference Frameيسهل المصدر بين العالقات تقييم
22
المسار ( نماذج تابع)Trajectory Models (Contd.)
العيوب•o غير تقدير عنه ينجم قد مما المضطرب والتشتت للنقل للغاية مبسط تمثيل هى
. األنواع لتركيزات فيها مبالغ تقديرات فى يتسبب كافي
o المركبين والنقل الخلط مع خاصة أيام، عدة سيناريوهات تمثيل فى complexصعبة
الجوي للغالف الحدودية الطبقة فوق .atmospheric boundary layerمنo . النقاط من محدودة مجموعة في الناتج ف oعnر| وي ضعيفة ومكانية زمنية بتحليالت تمدنا
) ( دراسة الصعب من يجعل مما الحزمة، محور مسار طول على معينة أوقات في
مكاملتها أو جغرافية مساحة على موقع integratedالتأثيرات في الوقت عبر
معين.
23
األويليرية الشبكة األبعاد Eulerian نماذج ثالثية"3-D"
المزايا •o والنقل الجوية األرصاد لعمليات تفصيليا وصفا .transportتتضمنo جغرافي نطاق على فة مoعnر| النموذج بواسطة المتوقعة األنواع تركيزات
كامل
o أيام عدة سيناريوهات لمحاكاة مصممة
العيوب•o . وتشغيلها صيانتها فى مكلفة
o. النموذج توقعات في اليقين عدم حاالت تتبع بإزاء صعبة
24
Sensitivityالحساسية
الحساسية • تحليل أنواع- . آلية أو نموذج داخل للبارامترات معينة تحديد عملية لتأثيرات بذاتها قائمة اختبارات
Stand-alone tests of the effects of a particular parameterization
within a model or mechanism العملية - بارميترات تحديد فى للتغييرات النموذج مخرجات متغيرات استجابة
process بنية . أو لnة/ nدْخoالم المتغيرات أو النموذج، رقمية أو عددية
مoخ - متغير استجابة المتغيرات ْتعديل أو النموذج تعديل نتيجة االبتعاثات في لتغير ج nر
لnة. nدْخoالم
- ) لجودة ) معين معيار إمامى لبلوغ الالزمة االبتعاثات فى التحكم استراتيجية في تغيير
الهواء.
25
) اليقين ) عدم Uncertaintyالالتيقن
المدخالت • Input Dataبياناتo االبتعاثات
o الجوية األرصاد
التخوم • وظروف Boundary Conditionsحاالتo الجانبيةLateral
o العلياUpper
• ) الرقمية ) الرمزية الحسابات Numerical Algorithmاأللجورتماتo النقلTransport
o والمكان الزمان اختالف مخططات
o الفرعي النطاق على الفيزيقية العمليات بارامترات تحديد
الكيمياء • Chemistry Mechanismآلية
26
اإلنترنت على والنماذج البيانات
للهواء )• التنظيمية النماذج دعم (SCRAMمركزo:// . . / 001/http www epa gov scram
•( ) العالمية ) االبتعاثات مختزن جرد (GEIAأنشطةo:// . . . / /http blueskies sprl umich edu geia
النطاقات )• متعددة هواء جودة محاكاة (MAQSIPمنصةo:// . . / / /http envpro ncsc org products maqsip
الهوائية )• بالقياسات الخاصة المعلومات استرجاع (AIRSنظامo:// . . / /http www epa gov airs
27
النمذجة تطبيقاتModeling Applications
الحضرية • Urbanالمناطقo المجال قياسات تخطيط
o . ) المحيط ) الهواء لجودة الوطني المعيار اإلمامى لتحقيق الالزمة االبتعاثات خفوضات تقدير
o تn nقْباِل المoْست عند الملوثات لتركيزات المختلفة المصادر مساهمة .receptorsتقدير
اإلقليمى • Regionalالنطاقo ) حلقات ) حوادث في ومساهماتها للملوثات اإلقليمي النقل المحلي episodesتقدير التلوث
العالمى • Globalالنطاقo العالمي المناخ على والتأثير الدفيئة، وغازات الكيميائية، للمركبات العالمي التطور تقدير
28
THANK YOU28