文摘

最近空气质量指令(2008/50 / EC)鼓励引入建模作为一个必要的空气质量评估和管理的工具。朝着这一目标,一个空气质量管理体系(包)已经被开发和安装在劳工部检验(DLI)塞浦路斯共和国。的包包含两个操作模块,提供每小时短时预测和每日空气质量状况的预测,实现为一个集成的模型系统,执行嵌套网格气象和光化学模拟。第三个操作模块提供了一个互动的能力配置定制排放场景和相应的模型运行覆盖感兴趣的用户定义的域。年底统计指标计算每天的测量位置DLI的空气质量监测网络。除此之外,该系统提供了一个先进的用户界面,这是意识到作为基于web的应用程序提供模型结果在任何一个互联网连接的电脑和一个web浏览器。

1。介绍

新的空气质量指令(2008/50 / EC)介绍了附加空气质量评估和管理要求。因此,随着空气质量测量,当局也应该使用造型工具和政策制定者为了评估在环境空气污染物浓度。它还要求最新的信息在所有监管环境空气中污染物的浓度应随时向公众开放。

朝着这一目标,运营网络系统空气质量管理由传热和环境工程实验室(LHTEE)已经被安装在劳工部检查劳动和社会保险的塞浦路斯共和国。短时预报系统提供了一系列功能,预测,计算空气质量在塞浦路斯和执行场景。此外,一些统计指标(1)和验证地图计算每一天结束时各点与DLI空气质量监测站的位置(2为了评估系统的准确性。

系统的主要目标在于向公众提供有用的最新信息在环境空气污染物浓度,以及支持当地政府和决策者在空气质量评估和管理。

2。方法

系统的核心处理排放清单的编制,包括数据从所有主要活动领域和功能的基础上不断更新的排放数据库。这部分的软件处理排放提供了功能设置排放场景都基于应用程序的措施以及有针对性的修改。发射数据准备作为一个排放网格,随后被送入空气质量模拟系统(3]。

对偶问题的处理环境浓度的计算有一个功能结构类似于大多数AQMSs操作之后,在连续不断的基础上(见图1)。包由两种操作模式,短时预报和预测,实现基于一个自动化计划执行嵌套网格气象和光化学模型模拟。中尺度气象模式的备忘录和chemistry-transport模型MARS-aero用于这个目的,EZM的两个部分(欧洲缩放模式)系统(4]。备忘录(5)是一个三维、中尺度预后中尺度模式模拟中尺度大气运动和惰性污染物local-to-regional规模分散,在复杂地形,允许多个嵌套。MARS-aero [6]是一种活性物种在欧拉chemistry-transport模型类似的尺度。MARS-aero允许任何的模块化结构的四个为气相化学反应机制,而次生气溶胶的计算,有机和无机,可以启用[7,8]。气象数据,如风速、温度、TKE,表面粗糙度,Monin-Obukhov长度和摩擦速度需要输入色散的计算和提供的备忘录。备忘录和MARS-aero都用在一个嵌套的配置(见表1)。

初始化的备忘录,垂直概要文件的关键气象变量来自全球预测系统(GFS)使用9]。这些资料也融入模型计算在3小时的基础上。下载模块的自动化系统进行GFS的下载数据,处理它们,并将它们存储在一个不断更新的数据池。调度器只选择最近的数据输入到备忘录模型。这些过程可以保持一个单独的事件日志和诊断系统的文件访问操作符。

MARS-aero模型与备忘录模型连续运行,以实时集成的环境污染物浓度数据提供了有效的测量数据,以及从大规模模型结果和使用作为初始和横向模型计算的条件以及数据同化的目的。升级方法已经开发和整合系统的核心提供提高灵活性的耦合嵌套域。此外,一个动态的粉尘浓度组件包含在下午₁₀和点_2。5美联储在模型中核心的边界条件,以提高计算的准确性在撒哈拉沙漠的尘土集点浓度。这些升级的操作预后能力显著提高的对偶问题的浓度水平升高与跨界交通相关的空气污染物。

在短时预报模式系统计算,每小时的基础上,塞浦路斯和污染物浓度场,在更高的分辨率,五大城市。模型结果自动处理和一系列的地图,timeseries图表,和统计指标为五个主要污染物产生,即点₁₀下午,_2。5,没有₂阿,₃和苯。这些结果通过DLI成为向公众提供的网页,也可以更详细的员工的部门。在预测模式下24小时的光化学模型模拟由相应的GFS预报气象模拟驱动,为了制作每日空气质量预报的地图和图表感兴趣的领域和规定的污染物。每日预测可用的部门和公众通过一组网页通过类似的接口来访问。

系统的用户界面是意识到作为基于web的应用程序从任何计算机访问互联网接入。通过这个接口,授权DLI用户提供众多的可能性评估过程和结果的计算以及配置可用的信息在公共web页面。信息公共页面代表系统的结构的一个非常重要的方面,除了浓度水平,公众也告知预期的健康影响空气质量的预测情况,从而允许他们相应的管理活动。

为了评估系统的性能,合适的统计指标计算每天的关于地点DLI空气质量测量。自动程序操作在连续不断的基础上进行从DLI下载可用的观测数据的服务器,处理他们,并让他们在一个数据库,历史监控数据存储。此外,模型结果的测量位置DLI的空气质量监测网络也保存在适当的数据池。每天结束时,大范围的统计指标计算的电台和污染物产生兴趣和大量图表,展示系统的性能在短时预报和预测模式。为了有一个更好的概述系统的效率,验证图也产生了。这些图表呈现对比计算和观察到的timeseries空气污染物浓度、风速和风向。

包也可以由DLI支持与空气质量有关的评估和决策,通过允许交互式配置定制的排放场景和相应的运行模式。这个业务模块提供的功能来研究发射场景和评估其影响的五个主要城市的空气质量塞浦路斯或用户定义的域。用于评估的气象计算是基于数量的代表气象情况分析和适当的加权根据其发生的频率在一个完整的日历年度。

3所示。结果

通过系统的接口公众和授权DLI用户可以查看模型的结果,对短时预报和预测。在重点部分,每小时气象和空气质量地图可用于任何计算机与互联网连接通过交互式web页面(见图2和3)。公众也告知预期的健康影响的预测空气质量状况的消息自动产生和构成声明预期在每小时暴露于空气污染水平。

图3展示了渐进的尘埃在塞浦路斯运输领域中一个典型的撒哈拉沙漠的尘土。系统执行合理预测撒哈拉沙尘事件的发生。此外,模型结果呈现在图3显示系统的高能力生产点的空间分布在这些集。

在预测部分的web接口,广泛的地图,timeseries图表,和统计指标对公众开放,提供信息对预测污染物浓度以及气象参数,如温度、相对湿度和风速(见图4)。

此外,通过这个接口,提供的授权DLI用户地理空间的工具设置排放场景,以及回顾相应的模型运行的结果(见图5)。在结果部分的场景,DLI用户不仅可以访问产生的污染物浓度地图自动流程各自的模型运行还要手动生产统计指数和timeseries图计算域内任何位置,使用合适的交互式特性(见图6)。

在图7空气质量和气象图表验证操作系统产生的。每个图表显示比较模型模拟和相应的观测数据对空气污染物的浓度,以及风速和风向。还提供了额外的信息模型精度的统计指标,即“偏见”、“平均正常化偏见”(美),“部分偏见”(FB),均方根误差(RMSE),“正常化”均方误差(NMSE),“相关系数”和“协议”指数。在这一领域的图形,绿色表示短时预测和预测之间的模式运作更好的根据每个统计指数。

描绘在图7系统的性能,至于郊区良好的O₃决定,浓度水平的跨界交通进入模型作为初始和侧边界条件从大规模模型的结果。另一方面,空气质量测量的补充使用形成的边界条件导致提高模型效率的情况下的空气污染物与人类活动有关,如没有₂。这个事实是因为DLI的大多数测量站靠近区域包含一个广泛的人类活动,包括运输和工业,因此,获得集中值受上述活动。因此,利用观测数据作为模型的边界条件模拟提高了系统的计算性能评估空气污染物水平主要受人类活动的影响。

图8提出了计算统计指标的一个子集,即“偏见”,“正常化均方误差”,“相关系数”和“协议,指数”对二氧化氮(不典型的三天₂)和臭氧(O₃)。从图中所示的指标就是明证8,模型的结果与观察到的浓度相当不错的协议,唯一的例外是工业和交通站。这是或多或少地期待这些热点高度影响的本地和街头规模的活动。

图9至于点显示验证地图₁₀对于一个典型的冬季的一天和一天发生轻微的撒哈拉沙漠的尘土。在这些地图计算模型浓度地图相比,浓度同时观察到测量位置。

4所示。结论

包的开发和安装在劳工部检验塞浦路斯共和国是一个集成的操作最先进的气象和空气质量管理体系光化学模型模拟为重点学科提供了一系列特性,计算空气质量预报,并进行场景在感兴趣的领域。计算的结果可以详细综述了DLI,虽然他们也可以访问以浓缩的形式由公众通过一个用户友好的web页面。为了评估系统的性能,合适的统计指标计算每天的尽头DLI测量位置的空气质量监测网络。此外,验证图也产生,呈现对比计算和观察到的timeseries空气污染物浓度、风速和风向。包也可以由授权DLI用户支持与空气质量有关的评估和决策进行空气质量的计算基于定制的排放情况。这个包提供的功能为生产高质量的评估空气质量状况预计将有价值的援助塞浦路斯当局遵守欧盟的相关标准。

确认

这项工作是由欧盟共同投资的框架过渡设施2005年塞浦路斯。作者还要感谢主任DLI尼克莱德斯莱安德罗DLI团队参与项目。