Zimora - um modelo numérico 3D de dispersão atmosférica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2009
Autor(a) principal: Zimermann, Hans Rogério lattes
Orientador(a): Moraes, Osvaldo Luiz Leal de lattes
Banca de defesa: Barbosa, Marcia Cristina Bernardes lattes, Piva, Everson Dal lattes, Degrazia, Gervásio Annes lattes
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física
Departamento: Física
País: BR
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3884
Resumo: In this thesis, we presents a development and validation of a 3D numerical model for the advection-diffusion equation. Models of this kind has been developed for scientific investigations and to support atmospheric emissions control and environmental policy decisions. To develop this model, we used the computational implementation of an explicit numerical scheme for the discretization of the envolved equations. During this procedures, exaustive tests were performed to ensure that the used implementations agrees to the stability, consistence and convergence criterias. As a way for minimizing one of the main deficiences found in almost the major atmospheric dispersion models, i.e. imprecisions in the meteorological input data for initializing this models, we used a realistic atmospheric flow field generated by mesoscale circulation model. As the mesoscale model gives information at scale larger than the necessary for description of a plume trajectory, a weighted linear average proper interpolation was developed for intermediate these distances. Our model considers the assumption that atmospheric turbulence is not isotropic, where diffusion coefficients are variables in time and space and are different for lateral and vertical directions. In our model we estimate this coefficients by the atmospheric boudary layer parameterizations proposed byMoraes (2000). For validation of themodel, we used experimental datasets from field experiment carried near a thermoelectric power plant presidente Médici, in the city of Candiota/RS. These datasets contains surface SO2 concentrations, surface wind velocity measured in meteorological towers as well as turbulence data measured in micrometeorological towers. The results of the validation indicates that the model works well, at least for the source and the terrain were it is located. i.e. continuous emission and homogeneous topography.
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spelling 2017-05-082017-05-082009-08-27ZIMERMANN, Hans Rogério. Zimora - a 3D numerical model for atmospheric dispersion. 2009. 202 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2009.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3884In this thesis, we presents a development and validation of a 3D numerical model for the advection-diffusion equation. Models of this kind has been developed for scientific investigations and to support atmospheric emissions control and environmental policy decisions. To develop this model, we used the computational implementation of an explicit numerical scheme for the discretization of the envolved equations. During this procedures, exaustive tests were performed to ensure that the used implementations agrees to the stability, consistence and convergence criterias. As a way for minimizing one of the main deficiences found in almost the major atmospheric dispersion models, i.e. imprecisions in the meteorological input data for initializing this models, we used a realistic atmospheric flow field generated by mesoscale circulation model. As the mesoscale model gives information at scale larger than the necessary for description of a plume trajectory, a weighted linear average proper interpolation was developed for intermediate these distances. Our model considers the assumption that atmospheric turbulence is not isotropic, where diffusion coefficients are variables in time and space and are different for lateral and vertical directions. In our model we estimate this coefficients by the atmospheric boudary layer parameterizations proposed byMoraes (2000). For validation of themodel, we used experimental datasets from field experiment carried near a thermoelectric power plant presidente Médici, in the city of Candiota/RS. These datasets contains surface SO2 concentrations, surface wind velocity measured in meteorological towers as well as turbulence data measured in micrometeorological towers. The results of the validation indicates that the model works well, at least for the source and the terrain were it is located. i.e. continuous emission and homogeneous topography.Nesta tese, apresentamos o processo de desenvolvimento e validação de um modelo numérico 3D para a equação de difusão-advecção. Modelos como este têm sido desenvolvidos objetivando a investigação científica para dar suporte ao controle de emissões de poluentes atmosféricos e à tomada de decisões no desenvolvimento de políticas ambientais. Para a elaboração deste modelo utilizamos a implementação de um esquema numérico explícito na discretização das equações envolvidas. Durante este processo, exaustivos testes foram realizados para que a implementação garantisse estabilidade, consistência e convergência. Como forma de minimizar uma das principais deficiências encontradas na maioria dos modelos de dispersão atmosféricos (MDA), qual seja, a imprecisão da entrada de dados meteorológicos para a inicialização destes modelos, utilizamos um campo de vento realístico gerado por um modelo numérico de circulação de mesoescala. No entanto, como este modelo de mesoescala fornece informações com uma escala maior do que a necessária para a descrição da trajetória de uma pluma, foi preciso desenvolver um método de interpolação apropriado para intermediar estas distâncias. Nosso modelo contempla, ainda, a hipótese da turbulência atmosférica não ser isotrópica, onde os coeficientes de difusão turbulenta são variáveis no tempo e espaço e, ainda, diferentes nas direções lateral e vertical. Em nosso modelo, estes coeficientes foram estimados utilizando a parametrização de camada limite proposta por Moraes (2000). Para a validação do modelo, utilizamos dados experimentais obtidos em um experimento realizado próximo à usina termelétrica Presidente Médici, no município de Candiota/RS. Estes dados compreendem medidas de concentração superficial de SO2, velocidade do vento em superfície medidos em torres meteorológicas, bem como dados de turbulência medido em torre micrometeorológica. Os resultados da validação mostraram que o modelo funciona bem, ao menos para o tipo de fonte e topografia onde está localizada, ou seja, emissão contínua e topografia homogênea.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicoapplication/pdfporUniversidade Federal de Santa MariaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFSMBRFísicaModelo numérico 3DPoluição atmosféricaDispersão atmosférica3D numerical modelAtmospheric pollutionAtmospheric dispersionCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAZimora - um modelo numérico 3D de dispersão atmosféricaZimora - a 3D numerical model for atmospheric dispersioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisMoraes, Osvaldo Luiz Leal dehttp://lattes.cnpq.br/0593135962205202Barbosa, Marcia Cristina Bernardeshttp://lattes.cnpq.br/7216344229807186Piva, Everson Dalhttp://lattes.cnpq.br/6060284080248352Degrazia, Gervásio Anneshttp://lattes.cnpq.br/3195210233978887http://lattes.cnpq.br/6886593430683676Zimermann, Hans Rogério100500000006400300300300300300890f38b3-51f1-4071-8146-2205917ead15abded063-6692-4606-a204-f8905959dfc24ed7d92c-ceb2-489f-ba32-5864ad5b9ac89f6210d9-6ed1-46d4-8532-01c861d7a37613738063-d66f-4ced-9927-e9027628632einfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMORIGINALZIMERMANN, HANS ROGERIO.pdfapplication/pdf13939356http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3884/1/ZIMERMANN%2c%20HANS%20ROGERIO.pdf2a0961106851526b2ea5fd03a93cd1c4MD51TEXTZIMERMANN, HANS ROGERIO.pdf.txtZIMERMANN, HANS ROGERIO.pdf.txtExtracted texttext/plain227347http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3884/2/ZIMERMANN%2c%20HANS%20ROGERIO.pdf.txtddfe7f16040869f6828b53ad831c9e29MD52THUMBNAILZIMERMANN, HANS ROGERIO.pdf.jpgZIMERMANN, HANS ROGERIO.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4615http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/3884/3/ZIMERMANN%2c%20HANS%20ROGERIO.pdf.jpg5942643464984b9f7e0cbbd8658294a0MD531/38842022-08-15 10:28:44.207oai:repositorio.ufsm.br:1/3884Repositório Institucionalhttp://repositorio.ufsm.br/PUBhttp://repositorio.ufsm.br/oai/requestopendoar:39132022-08-15T13:28:44Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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