1.2Computational Air Quality Models

1.2

Computational Air Quality Models

Traditional air pollution models attempt to describe and solve chemical and
physical equations depicting the creation, transport, deposition, and destruction of polluting chemicals. The basis of traditional models is the continuity
equation [27], which equates the concentration of a given species to its physical and chemical fluxes. A very general form of the continuity equation
describing the change in concentration n of a species in an enclosed volume
over time is
0t

=-V - (n - wind) + sources - sinks - chemical loss.

[30] These models are dependent on precise measurements of those fluxes as
well as current concentrations, which can be extremely difficult to obtain,
especially at small intervals over a wide area as required for a detailed city
model.
Vehicular emissions constitute a major source of urban pollutants [45]
[44]. Caiazzo et al. [10] found that traffic is the largest contributor to
pollution-related deaths, causing almost 60,000 early deaths each year in
the United States. Engine exhaust can contain CO, NOT, VOC, SO 2 , and
multiple sizes of particulates, depending on the age of the engine, the fuel
it uses, and its cleaning systems. Although a car typically emits more when
6


driving at a higher speed, and cities tend to have lower average road speeds,
acceleration and deceleration cause greater emissions [50] [47]. The stoplight
intersections and traffic that permeate cities cause frequent changes in vehicle speed, contributing to the magnitude of tailpipe emissions as a pollution
source [39]. In addition to the direct emissions from vehicles, NO, CO, and
VOC are precursors to 03, and road dust from tires, asphalt, snow salt, and
dirt contributes to particulate matter [45].
Chemical transformation can be either a source or a loss; 03 formation
necessitates removal of the reacting species. Similarly, physical transport
via wind of pollutants created elsewhere is a source, but the same wind
removes some pollution from the area, so the net effect is dependent on the
concentrations involved. The environment also contributes: a desert city is
dustier, while in a coastal city like New York, sea spray contributes salty
aerosols [48]. An additional important sink is deposition, both wet and dry.
Because physical transport is primarily wind-driven, it is important to
have a good model of the airflow dynamics in an urban setting. Despite
significant advances, the dynamics within urban canyons are not completely
understood; cities pose a complex environment for modeling wind due to
the irregularity and number of building sizes and shapes, each blocking or
redirecting air [29]. Xie et al. [52] showed that even the material used in
construction has a significant effect on airflow, as the different materials'
heat capacities influence the vortices that form. This requires models to
have detailed information specific to the site, which can be difficult and
time-consuming to collect. In addition, even simple models of air within a
single canyon can be computationally intensive, so precise citywide models
can require significant computing resources and have long runtimes [53] [23].

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1.2 การคำนวณคุณภาพอากาศรุ่นรุ่นมลพิษทางอากาศแบบดั้งเดิมพยายามที่จะอธิบายและแก้ปัญหาทางเคมีและสมการทางกายภาพภาพวาดการสร้าง, การขนส่ง, การสะสมและการทำลายของสารเคมีที่ก่อให้เกิดมลพิษ พื้นฐานของแบบจำลองแบบดั้งเดิมคือความต่อเนื่องสม [27] ซึ่งเท่ากับความเข้มข้นของสายพันธุ์ที่ได้รับที่จะนำผลทางกายภาพและทางเคมีของมัน รูปแบบทั่วไปมากของสมการความต่อเนื่องการอธิบายการเปลี่ยนแปลงในความเข้มข้น n ของสายพันธุ์ในปริมาณที่แนบมาในช่วงเวลาหนึ่ง0T = -V - (n - ลม) + แหล่งที่มา - อ่างล้างมือ -. การสูญเสียสารเคมี[30] รูปแบบเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับ การวัดที่แม่นยำของฟลักซ์เหล่านั้นเช่นเดียวกับความเข้มข้นในปัจจุบันซึ่งอาจเป็นเรื่องยากมากที่จะได้รับโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงเวลาที่มีขนาดเล็กเป็นบริเวณกว้างตามที่ต้องการสำหรับเมืองที่มีรายละเอียดรูปแบบ. การปล่อยพาหนะเป็นแหล่งสำคัญของสารมลพิษในเมือง [45] [44] . Caiazzo et al, [10] พบว่าอัตราการเข้าชมเป็นผู้สนับสนุนที่ใหญ่ที่สุดในการเสียชีวิตที่เกี่ยวข้องกับมลพิษที่ก่อให้เกิดการเสียชีวิตเกือบ60,000 ต้นในแต่ละปีในประเทศสหรัฐอเมริกา เครื่องยนต์ไอเสียสามารถมี CO, NOT, VOC, SO 2 และหลายขนาดของอนุภาคขึ้นอยู่กับอายุของเครื่องยนต์เชื้อเพลิงจะใช้และระบบทำความสะอาด แม้ว่ารถที่มักจะปล่อยออกมามากขึ้นเมื่อ6 การขับรถด้วยความเร็วสูงและเมืองมักจะมีความเร็วที่ต่ำกว่าถนนเฉลี่ยความเร็วและความเร่งสาเหตุที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากขึ้น [50] [47] ต็อปไลท์แยกและการจราจรที่ซึมเมืองก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงบ่อยในความเร็วของรถที่เอื้อต่อการปล่อยก๊าซเรือนกระจกขนาดของท่อไอเสียเป็นมลพิษแหล่งที่มา[39] นอกเหนือจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกโดยตรงจากยานพาหนะ, NO, CO และสารระเหยเป็นสารตั้งต้นในการ03 และฝุ่นละอองจากถนนยางแอสฟัเกลือหิมะและสิ่งสกปรกที่ก่อให้เกิดฝุ่นละอองเรื่อง[45]. การเปลี่ยนแปลงทางเคมีสามารถเป็นได้ทั้งแหล่งที่มาหรือเป็น การสูญเสีย; 03 การก่อความจำเป็นการกำจัดของสายพันธุ์ปฏิกิริยา ในทำนองเดียวกันการขนส่งทางกายภาพผ่านทางลมของสารมลพิษอื่น ๆ ที่สร้างขึ้นเป็นแหล่งที่มา แต่ลมเดียวกันขจัดมลพิษจากพื้นที่ดังนั้นผลกระทบสุทธิจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของส่วนร่วม สภาพแวดล้อมยังก่อ: เมืองทะเลทรายเป็นdustier ขณะที่อยู่ในเมืองชายฝั่งทะเลเช่น New York, สเปรย์น้ำทะเลเค็มก่อละออง[48] อ่างสำคัญเพิ่มเติมคือการสะสมทั้งเปียกและแห้ง. เพราะการขนส่งทางกายภาพเป็นหลักที่ขับเคลื่อนด้วยลมมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะมีรูปแบบที่ดีของการเปลี่ยนแปลงการไหลของอากาศในเมืองตั้ง แม้จะมีความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญการเปลี่ยนแปลงที่อยู่ในหุบเขาในเมืองจะไม่สมบูรณ์เข้าใจ; เมืองก่อให้เกิดสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนสำหรับการสร้างแบบจำลองลมอันเนื่องมาจากความผิดปกติและจำนวนอาคารขนาดและรูปร่างแต่ละการปิดกั้นหรือเปลี่ยนเส้นทางอากาศ[29] Xie et al, [52] แสดงให้เห็นว่าแม้วัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างที่มีผลต่อการไหลเวียนของอากาศเป็นวัสดุที่แตกต่างส์ความจุความร้อนที่มีอิทธิพลต่อการvortices ที่ฟอร์ม นี้ต้องใช้รุ่นที่จะมีข้อมูลรายละเอียดที่เฉพาะเจาะจงกับเว็บไซต์ซึ่งอาจเป็นเรื่องยากและใช้เวลานานในการเก็บรวบรวม นอกจากนี้แม้ว่ารูปแบบที่เรียบง่ายของอากาศภายในหุบเขาเดียวสามารถคอมพิวเตอร์เข้มข้นได้อย่างแม่นยำเพื่อให้รูปแบบโครงข่ายจะต้องทรัพยากรคอมพิวเตอร์ที่สำคัญและมีruntimes ยาว [53] [23]

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

1.2 การคำนวณแบบจำลองคุณภาพอากาศ



แบบดั้งเดิมมลพิษทางอากาศนางแบบพยายามที่จะอธิบายและแก้สมการทางเคมีและกายภาพ
ภาพวาดสร้าง , ขนส่ง , สะสม , และการทำลายของมลพิษ สารเคมี พื้นฐานของรูปแบบดั้งเดิมคือสมการความต่อเนื่อง
[ 27 ] ซึ่งเท่ากับปริมาณที่กำหนดชนิดของทางกายภาพและเคมี 2 .รูปแบบทั่วไปของสมการความต่อเนื่องการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น
n ของชนิดในช่วงเวลาปิดเล่ม

0t

= - v - N - ลม ) แหล่งข้อมูล - เก็บ - การสูญเสียทางเคมี

[ 30 ] รุ่นเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับการวัดที่แม่นยำของค่าเหล่านั้น
ดี ในขณะที่ความเข้มข้นในปัจจุบันซึ่งสามารถมากยากที่จะได้รับ
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงเวลาเล็ก ๆทั่วบริเวณกว้าง เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเมืองแบบ

ปล่อยรายละเอียด รถยนต์เป็นแหล่งมลพิษของเมือง [ 45 ]
[ 44 ] caiazzo et al . [ 10 ] พบว่า การจราจรเป็นผู้สนับสนุนที่ใหญ่ที่สุด

มลพิษที่เสียชีวิต ทำให้เกือบ 60 , 000 ต้นตายในแต่ละปีใน
สหรัฐอเมริกา ไอเสียเครื่องยนต์สามารถบรรจุ Co , ไม่ , VOC ,
2 และหลายขนาดของอนุภาคขึ้นอยู่กับอายุของเครื่องยนต์ , เชื้อเพลิง
มันใช้ และระบบการทำความสะอาด ถึงแม้ว่ารถจะปล่อยมากขึ้นเมื่อ
6


ขับรถที่ความเร็วสูง และเมืองมักจะมีความเร็วเฉลี่ยต่ำกว่าถนน , การเร่งความเร็วและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ยิ่งใหญ่
[ 50 ] [ 47 ] ไฟแดง
ทางแยกและการจราจรที่แผ่ซ่านเมืองก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงบ่อยในความเร็วรถ มีผลต่อขนาดของการปล่อย tailpipe เป็นแหล่งมลพิษ
[ 39 ] นอกจากการปล่อยก๊าซโดยตรงจากยานพาหนะ , ไม่ จำกัด , และ
VOC มีสารตั้งต้น 03 , และถนน ฝุ่นจากยางแอสฟัลต์ เกลือ หิมะ และก่อให้เกิดฝุ่นละอองสิ่งสกปรก

[ 45 ]การเปลี่ยนแปลงทางเคมีสามารถเป็นได้ทั้งแหล่งข้อมูลหรือการสูญเสีย ; 03 การพัฒนา
necessitates เอาออกของปฏิกิริยาชนิด ในทำนองเดียวกันทางกายภาพการขนส่ง
ผ่านลมมลพิษสร้างอื่น ๆเป็นแหล่ง แต่
ลมเดียวกันเอาบางส่วน มลพิษจาก พื้นที่ ดังนั้น ผลสุทธิขึ้นอยู่กับ
ปริมาณที่เกี่ยวข้อง สภาพแวดล้อมที่มี : ทะเลทรายเมือง dustier
,ในขณะที่ในเมืองชายฝั่งทะเลเช่นนิวยอร์ก , สเปรย์ทะเลก่อให้เกิดละอองลอยเค็ม
[ 48 ] เป็นอ่างที่สำคัญเพิ่มเติมคือ การสะสม ทั้งเปียกและแห้ง .
เพราะการขนส่งทางกายภาพเป็นหลัก wind-driven , มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะ
มีแบบที่ดีของการเปลี่ยนแปลงในการตั้งค่าในเมือง แม้จะมีความก้าวหน้าทางด้านพลศาสตร์
, ภายในเมืองหุบเขาไม่สมบูรณ์
เข้าใจเมืองก่อให้เกิดสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนสำหรับแบบจำลองลมเนื่องจาก
ผิดปกติและหมายเลขของขนาดอาคารและรูปร่างแต่ละบล็อกหรือ
เส้นทางอากาศ [ 29 ] เซี่ย et al . [ 52 ] พบว่า แม้วัสดุที่ใช้ในการก่อสร้าง
มีผลกระทบต่อให้ เป็นวัสดุที่แตกต่างกัน '
ความจุอิทธิพล vortices แบบฟอร์ม รุ่นนี้ต้องใช้

มีข้อมูลเฉพาะเว็บไซต์ที่มีรายละเอียดที่สามารถยากและ
ใช้เวลานานที่จะเก็บ นอกจากนี้ยังง่ายรุ่นของอากาศภายใน
แคนเดียว สามารถ computationally อย่างเข้มข้น ดังนั้นแม่นโครงข่ายแบบ
สามารถต้องการทรัพยากรการคำนวณที่สำคัญและมีความยาว runtimes [ 53 ] [ 23 ] .