# Appendix L. 5

VISTAS C alpuff Modeling Protocol

# P r ot oc ol f o r t h e A p p l i c at i on of t h e

C A L P U F F M od e l f or A n al ys e s of B e s t

A vai l ab l e R e t r of i t T e c h n ol ogy ( B A R T )

D e c e m b e r 22, 2005

( R e vi s i on 3. 2

– 8/ 31/ 06 )



## V i s i b i l i ty I m p r o ve me n t S tat e an d T r i b al A s s o c i a ti on

of th e S ou th e as t ( V I S TA S )T a b l e o f Co n t e n t s i v 

## T A B L E O F C O N T E N T S

P a g e

S U M M A R Y 1

1

. I N T R O D U C TI O N A N D P R O T O C OL O BJ E C TI V ES 1

1

. 1 Back g ro u n d 1

1

. 2 O b j ect i v e o f t h i s P ro t o co l 2

2

. R E V I E W O F E P A ’ S G U I D A N C E F O R B A R T M O D ELI N G 5

2

. 1 O v erv i e w o f t h e R eg i o n al H a ze B A R T Pro ces s 5

2

. 2 Mo d el R eco mm en d at i o n s fo r t h e B A R T A n al y s i s 7

2

. 3 Pe rfo r man c e o f a C ap an d T rad e P ro g ra m 8

3

. O V E R V I E W O F T HE C A L P U F F M O D E LI N G S Y ST E M 1 0

3

. 1 C ap ab i l i t i es an d fe at u res o f C A L P U FF 1 0

3

. 1

. 1 Maj o r Fe at u res o f C A L M E T 1 2

3

. 1

. 2 Maj o r Fe at u res o f C A L P U FF 1 4

3

. 1

. 3 Maj o r Fe at u res o f Po s t p ro c es s o rs ( C A L P O S T an d P O S T U T I L ) 1 8

3

. 2 D i s cu s s i o n o f C A L P U FF A p p l i cab i l i t y an d L i mi t a t i o n s 1 9

3

. 2

. 1 T r an s p o rt an d D i f fu s i o n 1 9

3

. 2

. 2 A e ro s o l Co n s t i t u en t s 2 2

3

. 2

. 3 Reg i o n al H a ze 3 0

4

. V I S T A S’ C O M M O N M O D E L I N G P R OT O C OL 3 4

4

. 1 O v erv i e w o f Co m mo n Mo d el i n g A p p ro ach 3 4

4

. 1

. 1 B A R T E x e mp t i o n A n al y s i s 3 4

4

. 1

. 2 B A R T Co n t ro l E v al u at i o n 3 6

4

. 1

. 3 V IS T A S’ T re at men t o f V O C, N H 3 , an d PM 3 6

4

. 2 O p t i o n al So u rce

- Sp e ci fi c Mo d el i n g 3 8

4

. 3 In i t i al Pro ced u re fo r B A R T E x e mp t i o n 3 8

4

. 3

. 1 O v erv i e w o f In i t i al A p p ro ach 3 8

4

. 3

. 2 D i s cu s s i o n o f 1 2

- k m In i t i al E x e mp t i o n Mo d el i n g 3 9

4

. 3

. 3 Mo d el Co n fi g u rat i o n an d S et t i n g s fo r In i t i al A n a l y s i s 4 1

4

. 4 Fi n er G ri d Mo d el i n g Pro c ed u res 4 6

4

. 4

. 1 Rat i o n al e fo r an d O v erv i e w o f Fi n e r G ri d Mo d el i n g A p p ro ach 4 6

4

. 4

. 2 Mo d el Co n fi g u rat i o n an d S et t i n g s fo r Fi n e r G ri d Mo d el i n g 4 7

4

. 5 Pres en t at i o n o f Mo d el i n g Res u l t s 4 9

4

. 6 V IS T A S Co n t ri b u t i o n t o C A L P U FF Mo d el i n g o f B A R T E l i g i b l e So u rces 5 4

5

. SO U R C E

- S P E C I F I C M O D E LI N G P R O T O C O L 5 5T a b l e o f Co n t e n t s i v 6

. Q U A LI T Y A SS U R A N C E 5 8

6

. 1 Sco p e an d Pu rp o s e o f t h e Q A p ro g r am 5 8

6

. 2 Q A P ro ced u r es fo r Co m mo n P ro t o co l Mo d el i n g 5 9

6

. 2

. 1 Q u al i t y Co n t ro l o f In p u t D at a 5 9

6

. 2

. 2 Q u al i t y Co n t ro l o f A p p l i cat i o n o f C A L M E T 6 0

6

. 2

. 3 Q u al i t y Co n t ro l o f A p p l i cat i o n o f C A L P U FF 6 1

6

. 2

. 4 Q u al i t y Co n t ro l o f A p p l i cat i o n o f C A L P O S T an d P O S T U T I L 6 2

6

. 3 A d d i t i o n al Q A Is s u es fo r A l t ern at i v e So u rc e

- Sp eci fi c Mo d el i n g 6 3

6

. 4 A s s es s men t o f U n ce rt ai n t y i n Mo d el i n g Res u l t s 6 4

7

. R E F E R E N C ES 6 5S u m m a r y S

- 1 

## S U M M A R Y

T h i s P ro t o co l fo r t h e A p p l i cat i o n o f t h e C A L P U FF Mo d el fo r A n al y s es o f B es t A v ai l ab l e

Ret ro fi t T ech n o l o g y (B A RT ) fo r t h e V I S T A S R eg i o n al Pl an n i n g O rg an i z at i o n (RP O ) d es c ri b es

co m mo n p ro ced u res fo r c arry i n g o u t ai r q u al i t y mo d e l i n g t o s u p p o rt BA R T d et er mi n at i o n s t h at

are co n s i s t en t w i t h g u i d el i n es o f t h e U

. S

. E n v i ro n men t al Pro t ect i o n A g en cy i n 4 0 CF R P art 5 1

A

p p en d i x W an d A p p e n d i x Y

. T h e Pro t o co l i s i n t e n d ed t o s erv e as t h e b as i s fo r a co mmo n

u n d ers t an d i n g amo n g t h e o rg an i zat i o n s t h at w i l l b e p e rfo rmi n g B A R T an al y s es o r rev i e w i n g t h e

B A R T mo d el i n g r es u l t s i n t h e V I S T A S reg i o n

.



### B ac k gr ou n d

Bes t A v ai l ab l e Ret ro fi t T e ch n o l o g y i s req u i red fo r an y B A R T

- el i g i b l e s o u rce t h at ‘‘e mi t s an y ai r

p o l l u t an t w h i ch m ay re as o n ab l y b e an t i ci p at ed t o c au s e o r co n t ri b u t e t o an y i mp ai rm en t o f

v i s i b i l i t y ” i n an y man d at o ry Cl as s I fed er al are a. A cco r d i n g t o 4 0 CFR Part 5 1 A p p en d i x Y

, “ Yo u

ca n u s e d i s p er s i o n m o d el i n g t o d et er m i n e t h a t a n i n d i vi d u a l s o u r ce ca n n o t r ea s o n a b l y b e

a n t i ci p a t ed t o ca u s e o r co n t r i b u t e t o vi s i b i l i t y i m p a i r m en t i n a Cl a s s I a r ea a n d t h u s i s n o t s u b j ect

t o B A R T

. ” In t h e “i n d i v i d u al s o u rce at t ri b u t i o n ap p ro ach

, ” a B A R T

- el i g i b l e s o u rce t h at i s

res p o n s i b l e fo r a 1

. 0 d eci v i ew (d v ) ch an g e o r mo re i s co n s i d ered t o “cau s e” v i s i b i l i t y i mp ai rmen t

.

A B A R T

- el i g i b l e s o u rce t h at i s res p o n s i b l e fo r a 0

. 5 d v ch an g e o r mo re i s co n s i d er ed t o

“co n t ri b u t e” t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t i n a Cl as s I a rea. A n y s o u rce d et er mi n ed t o cau s e o r

co n t ri b u t e t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t i n an y Cl as s I ar ea i s s u b j ect t o B A R T

.

T h e me mb er s t at es o f t h e V IS T A S R P O ag r eed t o d ev el o p a co mmo n B A R T Mo d el i n g Pro t o co l

t o g u i d e t h em, t h ei r s o u rces

, an d r ev i e w ers i n t h e B A R T d e t er mi n at i o n an d rev i e w effo rt

. T h e

Pro t o co l h as b een i n p rep ar at i o n w i t h i n V I S T A S s i n ce J an u ary 2 0 0 5

. T h e o ri g i n al au t h o rs a re Pat

Bre w er, V I S T A S T ech n i cal Co o rd i n at o r, an d Iv ar T o mb ach

, V I S T A S T ech n i c al A d v i s o r. T h e

V I S T A S s t at e B A R T co n t act s

, p a rt i cu l a rl y T o m Ro g er s

, F L

, Ch ri s A rri n g t o n

, W V

, L ei g h Baco n

,

A L

, an d Mi ch a el K i s s

, V A

, h av e d i rect ed an d ex t en s i v el y rev i e w ed t h e Pro t o co l

. T h e Pro t o co l

w as en h an ced an d co mp l et ed w i t h t h e as s i s t an ce o f J o s ep h Sci re, Ch ri s t el l e E s co f fi er

- Cz aj a an d

J el en a Po p o v i c o f E art h T ech

, In c. an d i t h as recei v e d ex t en s i v e co n t ri b u t i o n s an d rev i ew fro m

t h e V I S T A S fed e ral p art n e rs : Fed er al L an d Man ag e rs an d U S E P A

. T h e V IS T A S R P O h el d a

meet i n g o n S ep t emb er 2 1

, 2 0 0 5 i n Res e arch T ri an g l e Pa rk

, N C t o d i s cu s s t h e Pro t o co l w i t h

p art i ci p an t s b efo re s t a rt i n g a p u b l i c co mm en t p eri o d

. T h e P ro t o co l u n d er w en t fo rm al ex t ern al

rev i e w d u ri n g t h e p eri o d b et w een Sep t emb er 2 6

, 2 0 0 5 an d O ct o b er 3 1

, 2 0 0 5

. N u me ro u s

co m men t s w e re rec ei v ed

. A l l co m men t s w ere c arefu l l y co n s i d ered an d d i s cu s s ed w i t h V IS T A S

p art i ci p an t s an d fed er al p art n ers

. V I S T A S g r at efu l l y a ck n o w l ed g es t h e v ery u s efu l co n t ri b u t i o n s

o f t h o s e t h at p ro v i d ed co mmen t s

. O n N o v e mb er 1 s t

, 2 0 0 5 V IS T A S h el d an o t h er meet i n g w i t h i t s

p art i ci p an t s i n N as h v i l l e, T N t o p res en t an d d i s cu s s t h e co m men t s b ei n g co n s i d ered fo r i n cl u s i o n

i n t h e Pro t o co l

. N o fo r mal d o cu men t w i l l b e p rep a re d t o ad d res s al l t h e co mm en t s rec ei v ed o n

t h e Pro t o co l

.S u m m a r y S

- 2 

### O b j e c t i ve s

T h e o b j ect i v es o f t h e Pro t o co l (d i s cu s s ed i n Ch ap t er 1 ) are t o p ro v i d e:

 A co n s i s t en t ap p ro ach t o d et er mi n e i f a s o u rce i s s u b j ec t t o B A R T

 A co n s i s t en t mo d el (C A L P U F F) an d mo d el i n g g u i d el i n es fo r B A R T d et ermi n at i o n s

 Cl earl y d el i n eat ed mo d el i n g s t ep s

 A co m mo n C A L P U F F co n fi g u r at i o n

 G u i d an c e fo r s i t e

- s p eci fi c mo d el i n g

 Co m mo n ex p ect at i o n s fo r rep o rt i n g mo d el res u l t s

T h e Pro t o co l i s n o t i n t en d ed t o d efi n e t h e en g i n eeri n g an al y s es req u i red b y t h e U S E P A ’s B A R T

G u i d an c e, n o r ad d r es s mo d el al t ern at i v es t o t h e C A L P U FF mo d el

, n o r ad d res s emi s s i o n s t rad i n g

.

Ch ap t er 2 i s i n t en d ed t o p r o v i d e s u mmar y b ac k g r o u n d o n E PA ’s g u i d an ce f o r BA RT mo d el i n g

.

T h e CA L PU F F mo d el s y s t em i s rev i ew ed i n Ch a p t er 3

, w h i l e s p e ci f i c rec o mmen d a t i o n s f o r

ap p l y i n g t h e CA L PU FF mo d el f o r BA RT p u rp o s e s a p p ear i n C h ap t er 4

. Ch ap t er 5 d es cri b es t h e

s p eci fi c i n fo rmat i o n t h at s h o u l d b e i n cl u d ed i n s i t e

- s p eci fi c p ro t o co l s

. Ch ap t er 6 d es cri b es t h e

q u al i t y as s u ran ce req u i re men t s fo r B A R T an al y s es i n t h e V I S T A S R P O

.



### R e c om m e n d at i on s

T h e m aj o r r eco mm en d at i o n s fo r V IS T A S B A R T mo d el i n g i n cl u d ed i n t h i s Pro t o co l ar e:

I

. P r o c es s

Fo l l o w t h e B A R T p ro c es s s t ep s d i s cu s s ed i n Ch ap t er 2 :

1

. Id en t i fy B A R T el i g i b l e s o u rces

2

. Id en t i fy w h i ch p o l l u t an t s h av e g r eat er t h an d e m i n i m i s emi s s i o n l ev el s

3

. Id en t i fy s o u rces t h at ar e s u b j ect t o B A R T

4

. Id en t i fy b as el i n e v i s i b i l i t y i mp act o f each B A R T s o u r c e

5

. Id en t i fy fe as i b l e co n t ro l s an d emi s s i o n ch an g es

6

. Id en t i fy t h e ch an g e i n v i s i b i l i t y i mp act fo r ea ch can d i d at e B A R T co n t ro l o p t i o n

7

. Co mp a re t h e v i s i b i l i t y i mp ro v emen t o f B A R T co n t ro l o p t i o n s t o o t h er s t at u t o ry fact o rs i n

t h e en g i n eeri n g an al y s i sS u m m a r y S

- 3 I

I

. CA L P U FF Mo d el Co nfi g ur a t i o n

U s e t h e C A L P U F F d i s p ers i o n mo d el i n g s y s t em, as d es cri b ed i n Ch ap t er 4

, t o d et ermi n e i f a

s i n g l e s o u rce i s s u b j ect t o B A R T

. V I S T A S w i l l u s e C A L P U F F V ers i o n 5

. 7 5 4 an d C A L M E T

V e rs i o n 5

. 7

. T h es e v ers i o n s co n t ai n en h an ce men t s fu n d ed b y t h e Mi n eral s Man ag e men t S erv i ce

(M MS ) an d V IS T A S. T h ey w e re d ev el o p ed b y E ar t h T e ch

, In c

. an d ar e mai n t ai n ed o n t h e

C A L P U FF w eb s i t e ( w w w

. s r c. co m ) fo r p u b l i c ac ces s

.

V I S T A S i s mak i n g p u b l i cl y av ai l ab l e 1 2

- k m C A L M E T o u t p u t fi l es fo r t h e en t i re V IS T A S

mo d el i n g d o mai n (e as t ern U n i t ed St at es ) an d i n t en d s t o al s o p ro v i d e CA L M E T o u t p u t fi l es fo r

fi v e 4

- k m g ri d s u b d o mai n s co v eri n g t h e V I S T A S s t at e s an d V I S T A S Cl as s I ar eas

. T o creat e t h e

C A L M E T i n p u t fi l es

, E a rt h T e ch u s ed t h e MM5 d at ab as es d ev e l o p ed b y E P A fo r 2 0 0 1

, V I S T A S

fo r 2 0 0 2

, an d Mi d w es t RP O fo r 2 0 0 3

. Fo r t h e 1 2 k m g ri d l arg e d o mai n co v eri n g t h e en t i re

V I S T A S reg i o n

, E a rt h T ech u s ed t h e N o

- O b s s et t i n g (i

. e.

, d i d n o t i n cl u d e ad d i t i o n al s u rface an d

u p p er ai r o b s erv at i o n s b ey o n d t h o s e i n co rp o rat ed i n t h e M M5 cal cu l at i o n s ). Fo r fi n e r res o l u t i o n

s u b d o mai n s (4 k m g ri d o r l es s ), av ai l ab l e s u rface an d u p p er ai r o b s erv at i o n s w i l l b e u s ed i n

ad d i t i o n t o MM5 met eo ro l o g i cal mo d el o u t p u t s

. T h e s p eci fi c mo d el s et t i n g s w i l l b e p ro v i d ed

w i t h t h e C A L M E T f i l es an d v i a t h e C A L P U F F w eb s i t e s o t h at u s e rs c an r ev i e w o r rep l i c at e t h e

w o rk

.

Fo r C A L P U FF mo d el i n g

, s o u rce emi s s i o n s s h o u l d b e d efi n ed u s i n g t h e max i mu m 2 4

- h o u r act u al

emi s s i o n rat e d u ri n g n o rmal o p erat i o n fo r t h e mo s t rec en t 3 o r 5 y ears

. If max i mu m 2 4

- h r a ct u al

emi s s i o n s are n o t av ai l ab l e, co n t i n u o u s emi s s i o n s d at a, p ermi t al l o w ab l e e mi s s i o n s

, p o t en t i al

emi s s i o n s

, an d emi s s i o n s fa ct o rs fro m A P

- 4 2 s o u r ce p r o fi l es may b e u s ed as av ai l ab l e.

K ey p o i n t s fro m co m men t s rec ei v ed o n t h e s p e ci fi c C A L P U F F, C A L P O S T

, an d P O S T U T I L

co n fi g u rat i o n s are h i g h l i g h t ed b el o w

.

• A ft e r ru n n i n g C A L P U FF fo r an i n d i v i d u al fa ci l i t y

, rep a rt i t i o n N O 3 i n P O S T U T I L

. 1

• U s e o zo n e d at a fro m n o n

- u rb an mo n i t o rs as t h e b a ck g r o u n d o zo n e i n p u t

.

• U s e t h e Pas q u i l l

- G i f fo rd d i s p ers i o n met h o d

. 2

1 T h e o r i g i n a l i n t e n t

, a s e x p r e s s e d i n t h e F i n a l V I S T A S B A R T M o d e l i n g P r o t o c o l ( 2 2 D e c e m b e r 2 0 0 5 ) w a s t o u s e

C M A Q

- d e r i v e d b a c k g r o u n d d a t a f o r S O 2 , N O 3 a n d N H 3 i n P O S T U T I L

. A f t e r e x t e n s i v e d i s c u s s i o n w i t h t h e E P A

a n d F L M s i n e a r l y 2 0 0 6

, E P A d i d n o t a p p r o v e t h e r e c o m m e n d e d a p p r o a c h s o b a c k g r o u n d g a s e o u s

c o n c e n t r a t i o n s f r o m C M A Q 2 0 0 2 m o d e l i n g w i l l n o t b e p r o v i d e d b y V I S T A S f o r u s e i n P O S T U T I L

. R a t h e r t h e

s t a n d a r d d e f a u l t N H 3 c o n c e n t r a t i o n s s p e c i f i e d o n p a g e 1 4 o f t h e I W A Q M P h a s e 2 r e p o r t ( I W A Q M

, 1 9 9 8 ) w i l l

b e u s e d

.

2 T h e F i n a l V I S T A S B A R T M o d e l i n g P r o t o c o l ( D e c

. 2 2

, 2 0 0 5 ) r e c o m m e n d e d u s i n g t u r b u l e n c e

- b a s e d A E R M O D

d i s p e r s i o n m e t h o d s

, c i t i n g E P A ’ s R e v i s i o n t o t

h e G u i d e l i n e o n A i r Q u a l i t y M o d e l s : A d o p t i o n o f a P r e f

e r r e d

G e n e r a l P u r p o s e ( F

l a t a n d C o m p l e x T e r r a i n ) D i s p e r s i o n M o d e l a n d O t h e r R e v i s i o n s ; F i n a l R u l e

. 7 0 F R 6 8 2 1 8

-

6 8 2 6 1

. 9 N o v e m b e r 2 0 0 5

. S u b s e q u e n t l y

, E P A R e g i o n I V n o t i f i e d t h e V I S T A S s t a t e s t h a t u s i n g t u r b u l e n c e

S u m m a r y S

- 4 • In C A L P O S T

, u s e Met h o d 6 w i t h mo n t h l y av er ag e R H fo r cal cu l at i n g ex t i n ct i o n

, as

reco m men d ed b y t h e E P A

.

• U s e E P A d efau l t cal cu l at i o n s o f l i g h t ex t i n ct i o n u n d er cu rr en t an d n at u ral b ack g ro u n d

co n d i t i o n s

. In ad d i t i o n t o t h e d efau l t as s u mp t i o n s

, a s o u rce may ch o o s e t o al s o cal cu l at e

v i s i b i l i t y u s i n g t h e recen t l y rev i s ed IMPR O V E al g o ri t h m d es cri b ed b y Pi t ch fo rd

, et al

. , (2 0 0 5 ).

Pro v i d e r es u l t s i n t ab l es as i l l u s t rat ed i n Ch ap t er 4 t h at d es cri b e, fo r ea ch s o u rce:

• N u mb er o f rec ep t o rs w i t h i n a s i n g l e Cl as s I are a w i t h i mp act > 0

. 5 d v

• N u mb er o f d ay s at al l rec ep t o rs i n t h e Cl as s I a rea w i t h i mp act > 0

. 5 d v

• N u mb er o f Cl as s I ar eas w i t h i mp act s > 0

. 5 d v

I

I

I

. C A L P U F

F Ap p l i ca t i o n fo r BA R T

Fo r d et e rmi n i n g i f a B A R T

- el i g i b l e s o u rce i s s u b j ect t o B A R T C A L P U FF mo d el i n g

, u s e a t w o

t i er ap p ro ach

. Fo r t h e i n i t i al ex emp t i o n mo d el i n g u s e C A L P U FF w i t h 1 2

- k m g ri d C A L M E T

. Fo r

fi n er res o l u t i o n o f met eo ro l o g i cal fi el d s

, u s e CA L P U F F w i t h C A L M E T o f 4

- k m o r s mal l er g ri d

s i ze.

V I S T A S St at es are ac cep t i n g E P A g u i d an c e t h at t h e t h res h o l d v al u e t o es t ab l i s h t h at a s o u rce

co n t ri b u t es t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t i s 0

. 5 d e ci v i ew

.

V I S T A S St at es are u s i n g e mi s s i o n s (t o n s p er y ear) d i v i d ed b y d i s t an ce (k m) fro m a Cl as s I are a

b o u n d ary (Q / d ) as a p res u mp t i v e i n d i cat o r t h at a BA R T

- el i g i b l e s o u r ce i s s u b j ect t o BA R T

. If

Q / d fo r S O 2 i s g re at er t h an 1 0 fo r 2 0 0 2 a ct u al an n u al e mi s s i o n s

, t h en t h e St at e p r es u mes t h at t h e

s o u rce i s s u b j ect t o BA R T an d n o ex emp t i o n mo d el i n g w i l l b e p erfo rm ed u s i n g V IS T A S fu n d s

. If

t h e s o u rce ag re es w i t h t h i s p res u mp t i o n

, t h en t h e s o u rc e can p ro ce ed t o t h e B A R T d et e rmi n at i o n

u s i n g CA L P U FF t o ev al u at e i mp act s o f co n t ro l o p t i o n s an d p erfo rm t h e en g i n eeri n g an al y s es

. If a

s o u rce d i s ag re es

, t h e s o u rc e may p erfo r m fi n e g ri d mo d el i n g t o d et ermi n e i f i t s i mp act i s < 0

. 5 d v

.

Fo r s o u rces w i t h Q / d l es s t h an o r eq u al t o 1 0

, V IS T A S i n t en d s t o fu n d T RC E n v i ro n men t al

Co rp

. 3 t o as s i s t St at es w i t h t h e i n i t i al CA L P U F F ex e m p t i o n mo d el i n g

. E ach St at e w i l l p ri o ri t i ze

w h i ch s o u rc es w i l l b e o ffered mo d el i n g b y V IS T A S. Mo d el i n g o f t h es e s o u r ces w i l l b e

co n d u ct ed i n p ri o ri t y o rd er t o fi rs t acco m mo d at e St at es w i t h n ea rer t e rm t i mi n g co n s t rai n t s i n

t h ei r SIP d ev el o p m en t p ro ces s

. T o co n s erv e V IS T A S res o u r ces

, mo d el i n g w i l l b eg i n w i t h

s o u rces at l o w er Q / d v al u es an d co n t i n u e w i t h s o u rces w i t h h i g h er Q / d v al u es u n t i l a Q / d v al u e

b a s e d d i s p e r s i o n m e t h o d s w o u l d b e c o n s i d e r e d a n o n

- g u i d e l i n e a p p l i c a t i o n o f C A L P U F F

. T h u s t h i s P r o t o c o l

h a s b e e n r e v i s e d t o i n d i c a t e P a s q u i l l

- G i f f o r d d i s p e r s i o n c o e f f i c i e n t s s h o u l d b e u s e d

.

3 I n A p r i l 2 0 0 6

, E a r t h T e c h ’ s C A L P U F F m o d e l i n g s t a f f b e c a m e p a r t o f T R C E n v i r o n m e n t a l C o r p o r a t i o n

. R e f e r e n c e s t o E a r t h T e c h a n d t o T R C i n t h i s p r o t o c o l r e f e r t o t h e s a m e t e c h n i c a l s t a f f

, j u s t a t d i f f e r e n t t i m e s

.S u m m a r y S

- 5

t h at co n s i s t en t l y res u l t s i n a g reat er t h an 0

. 5 d v i mp act i s i d en t i fi ed

. Ch ap t er 4 ad d res s es t h e

n u mb er o f V I S T A S s o u rc es el i g i b l e fo r B A R T b as ed o n Q / d an al y s i s

.

N o t e t h at V IS T A S d o es n o t p ro p o s e t o u s e Q / d t o ex emp t B A R T

- el i g i b l e s o u rces

, b u t o n l y t o

p ri o ri t i ze s o u rces fo r mo d el i n g p u rp o s es

. T h u s t h i s ap p l i cat i o n i s co n s i s t en t w i t h E P A g u i d an c e

n o t t o u s e Q / d fo r ex e mp t i o n p u rp o s es

.

Fo r t h e 1 2

- k m i n i t i al mo d el i n g ex e mp t i o n t es t

, co mp a r e t h e h i g h es t s i n g l e 2 4

- h o u r av er ag e v al u e

acro s s al l recep t o rs i n t h e Cl as s I area t o t h e t h res h o l d v al u e o f 0

. 5 d v

. If t h e h i g h es t 2 4

- h r

av erag e v al u e i s b el o w 0

. 5 d v at al l Cl as s I areas

, t h en t h e s o u rce i s n o t s u b j ect t o BA R T

. If t h e

h i g h es t 2 4

- h r av erag e v al u e i s g reat e r t h an 0

. 5 d v

, t h e n t h e s o u rce may ch o o s e t o p e rfo r m fi n e r

g ri d mo d el i n g fo r ex emp t i o n p u rp o s es o r m ay a ccep t d et ermi n at i o n t h at t h e s o u rc e i s s u b j ect t o

B A R T an d p ro ceed t o es t ab l i s h v i s i b i l i t y i mp act s p ri o r t o an d aft er B A R T co n t ro l s

. If u s i n g t h e

s i n g l e h i g h es t 2 4

- h r av erag e v al u e p ro v es

, aft er i n i t i al 1 2

- k m g ri d CA L P U F F mo d el i n g

, t o b e t o o

co n s erv at i v e a s cr een i n g l ev el

, V I S T A S m ay al l o w s o me ex ce ed an c es o f t h e t h res h o l d v al u e fo r

ex emp t i o n p u rp o s es

, u p t o n o mo r e t h an t h e 9 8 t h p er cen t i l e v al u e.

T h e 1 2

- k m mo d el i n g res u l t s can b e u s ed t o fo cu s fi n e r g ri d mo d el i n g fo r ex emp t i o n p u rp o s es o n

o n l y t h o s e Cl as s I ar eas w h ere i mp a ct s g reat e r t h an 0

. 5 d v w ere p ro j ect ed i n t h e 1 2

- k m mo d el i n g

.

Fo r fi n er g ri d (4 k m o r l es s ) an al y s es

, u s e t h e 9 8 t h p er cen t i l e i mp act v al u e fo r t h e 2 4

- h r av er ag e.

U s e ei t h er t h e 8 t h h i g h es t d ay i n each y ear o r t h e 2 2 n d h i g h es t d ay i n t h e 3

- y ear p eri o d

, w h i ch ev er

i s mo re co n s erv at i v e

, fo r co mp ari s o n t o t h e ex e mp t i o n t h res h o l d

.

U s e t h e s a me mo d el as s u mp t i o n s fo r p re

- B A R T v i s i b i l i t y i mp act an d fo r B A R T co n t ro l o p t i o n s

mo d el i n g : es t ab l i s h b as el i n e v i s i b i l i t y fro m t h e p r e

- B A R T ru n ; ch an g e o n e co n t ro l at a t i me; an d

ev al u at e t h e ch an g e i n v i s i b i l i t y i mp act

, i

. e. t h e d el t a

- d eci v i e w

. N o t e t h at “n o co n t ro l ” m ay

co n s t i t u t e BA R T

.

V i s i b i l i t y i mp act i s o n e o f t h e fi v e fact o rs co n s i d ered i n t h e en g i n eeri n g an al y s i s req u i red u n d er

t h e U S E P A B A R T g u i d el i n e. If a s o u rce acc ep t s t o i n s t i t u t e t h e mo s t s t ri n g en t co n t ro l

, t h e

en g i n eeri n g an al y s es are n o t req u i r ed

.

T h i s co m mo n V I S T A S P ro t o co l co n s i s t en t l y reco mm e n d s c o n s erv at i v e as s u mp t i o n s

. In d i v i d u al

St at es u l t i mat el y h av e res p o n s i b i l i t y t o d et ermi n e w h i ch

, i f an y

, B A R T co n t ro l s ar e

reco m men d ed i n t h ei r St at e I mp l em en t at i o n Pl an s ( SI P s ).In t r o d u c t i o n a n d P r o t o c o l O b j e c t i v e s 1 

## 1. I N T R O D U C T I O N A N D P R O T O C O L O B JE C T I V E S

1. 1 B ac k gr ou n d

U n d e r reg i o n al h a ze r eg u l at i o n s

, t h e E n v i ro n men t al Pro t ect i o n A g en cy ( E P A ) h as i s s u ed fi n al

g u i d el i n es d at ed J u l y 6

, 2 0 0 5 fo r Bes t A v ai l ab l e Ret ro f i t T e ch n o l o g y (B A R T ) d et er mi n at i o n s (7 0

FR 3 9 1 0 4

- 3 9 1 7 2 ). T h e reg i o n al h a ze ru l e i n cl u d es a req u i re men t fo r B A R T fo r c ert ai n l arg e

s t a t i o n ary s o u rces

. So u r ces a re B A R T

- el i g i b l e i f t h ey meet t h re e c ri t eri a i n cl u d i n g p o t en t i al

emi s s i o n s o f at l eas t 2 5 0 t o n s p er y ear o f a v i s i b i l i t y

- i mp ai ri n g p o l l u t an t

, w ere p u t i n p l ace

b et w e en A u g u s t 7

, 1 9 6 2 an d A u g u s t 7

, 1 9 7 7

, an d fal l w i t h i n o n e o f t h e 2 6 l i s t ed s o u rce cat eg o ri es

i n t h e g u i d an ce. A B A R T en g i n e eri n g ev al u at i o n u s i n g fi v e s t at u t o ry fact o rs

- - 1 ) ex i s t i n g

co n t ro l s ; 2 ) co s t ; 3 ) en erg y an d n o n

- ai r en v i ro n men t a l i mp act s ; 4 ) r em ai n i n g u s efu l l i fe o f t h e

s o u rce; 5 ) d eg ree o f v i s i b i l i t y i mp ro v em en t ex p ect e d fro m t h e ap p l i cat i o n o f co n t ro l s

-- i s

req u i red fo r an y B A R T

- el i g i b l e s o u rce t h at can b e r ea s o n ab l y ex p ect ed t o cau s e o r co n t ri b u t e t o

i mp ai rm en t o f v i s i b i l i t y i n an y o f t h e 1 5 6 fed eral p ark s an d w i l d ern es s ( Cl as s I) ar eas p ro t ect ed

u n d er t h e reg i o n al h aze ru l e. ( N o t e t h at

, d ep en d i n g o n t h e fi v e fact o rs

, t h e ev al u at i o n may res u l t

i n n o co n t ro l

. ) A i r q u al i t y mo d el i n g i s an i mp o rt an t t o o l av ai l ab l e t o t h e St at es t o d et er mi n e

w h et h e r a s o u rc e c an b e r eas o n ab l y ex p e ct ed t o co n t r i b u t e t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t i n a Cl as s I

area

.

T h ro u g h o u t t h i s d o cu men t t h e t er m “ B A R T

- el i g i b l e emi s s i o n u n i t ” i s d efi n ed as an y s i n g l e

emi s s i o n u n i t t h at meet s t h e cri t eri a d es cri b ed ab o v e

. A “ B A R T

- el i g i b l e s o u rce” i s d efi n ed as t h e

t o t al o f al l B A R T

- el i g i b l e emi s s i o n u n i t s at a s i n g l e faci l i t y

. I f a s o u rce h as s ev eral e mi s s i o n

u n i t s

, o n l y t h o s e t h at meet t h e B A R T

- el i g i b l e cri t eri a are i n cl u d ed i n t h e d e fi n i t i o n “BA R T

el i g i b l e s o u rce”.

O n e o f t h e l i s t ed cat eg o ri es i s s t ea m el ect ri c p l an t s o f mo re t h an 2 5 0 mi l l i o n BT U / h r h e at i n p u t

.

T o d et er mi n e i f s u ch a p l an t h as g reat er t h an 2 5 0 mi l l i o n BT U / h r h eat i n p u t an d i s p o t en t i al l y

s u b j ect t o BA R T

, t h e b o i l er c ap aci t i es o f al l el e ct ri c g en erat i n g u n i t s (E G U s ) s h o u l d b e ad d ed

t o g et h er reg ard l es s o f co n s t ru ct i o n d at e. In t h i s cat eg o ry

, el ect ri c g en erat i n g s o u rces g reat er t h an

7 5 0 M W h av e p res u mp t i v e S O 2 an d N O

x e mi s s i o n l i mi t s

. St at es may p r es u me t h e s am e l i mi t s fo r

E G U s o u rces b et w een 2 5 0

- 7 5 0 M W

. H o w ev er, u n i t s at t h o s e s o u rces co n s t ru ct ed aft er t h e

B A R T

- el i g i b i l i t y d at es are n o t s u b j ect t o a BA R T en g i n eeri n g ev al u at i o n

. E P A

, i n t h e Cl ean A i r

In t ers t at e Ru l e (C A IR ), d et er mi n ed t h at an E G U p a rt i ci p at i n g i n t h e CA I R t rad i n g p ro g ram

s at i s fi es t h e BA R T r eq u i rem en t s fo r S O 2 an d N O

x . V IS T A S s t at es are t en t at i v el y ac cep t i n g t h i s

g u i d an ce. C A IR d o es n o t co v er PM s o E G U s w o u l d s t i l l n eed t o ev al u at e i mp act s o f PM i f PM

emi s s i o n s are ab o v e d e m i n i m i s v al u es

.

A s i l l u s t rat ed i n T ab l e 1

- 1

, as o f D ece mb er 5

, 2 0 0 5

, V IS T A S St at es h ad i d en t i fi ed a t o t al o f 2 7 4

B A R T

- el i g i b l e s o u rces t h at fal l i n t o 2 0 o f t h e 2 6 BA R T s o u rce cat eg o ri es

. O f t h e 2 7 4 s o u rces

w i t h B A R T

- el i g i b l e u n i t s

, 8 4 s o u rces are u t i l i t y E G U s an d 1 9 0 are n o n

- E G U i n d u s t ri al s o u rces

. (N o t e t h at t h es e n u mb ers ar e n o t fi n al an d are s u b j ect t o s l i g h t ad j u s t men t s an d refi n emen t s

. ) N o

B A R T s o u rces ar e l o cat ed o n T ri b al l an d s

.In t r o d u c t i o n a n d P r o t o c o l O b j e c t i v e s 2 Ta bl e 1

- 1

. V I ST A S B A R T El i g i bl e So ur ces (n o t u p d at ed s i n ce D ec emb e r 2 0 0 5 )



### S t at e T ot al N u m b e r

of S ou r c e s E G U S ou r c e s N on

- E G U

S ou r c e s

A L 4 8 8 4 0

FL 5 0 2 3 2 7

G A 2 4 1 0 1 4

K Y 2 9 1 2 1 7

MS 1 8 8 1 0

N C 1 6 5 1 1

SC 3 1 6 2 5

T N 1 3 2 1 1

V A 1 8 3 1 5

W V 2 6 7 1 9



### T ot al 2 7 3 8 4 1 8 9



### 1. 2 O b j e c t i ve of t h i s P r ot oc ol

T h e o b j ect i v e o f t h i s V IS T A S’ B A R T Mo d el i n g Pro t o co l i s t o d es cri b e co mmo n p ro ced u res fo r

ai r q u al i t y mo d el i n g t o s u p p o rt BA R T d et e rmi n at i o n s t h at are co n s i s t en t w i t h t h e E P A g u i d el i n es

.

T h e p ro t o co l w i l l s erv e as t h e b as i s fo r es t ab l i s h i n g a co mmo n u n d e rs t an d i n g amo n g t h e

o rg an i zat i o n s w h o w i l l b e p erfo rmi n g t h e B A R T an al y s es o r rev i ew i n g t h e BA R T mo d el i n g

res u l t s

, i n cl u d i n g V IS T A S St at e an d L o cal ai r reg u l at o ry ag en ci es

, E P A

, Fed eral L an d Man ag ers

(F L Ms ), s o u r ce o p erat o rs

, an d co n t ract o rs fo r t h e s o u r ces

. T h i s fi n al p ro t o co l i n co rp o rat es E P A

fi n al g u i d an ce an d co mm en t s t h at w e re rec ei v ed o n V IS T A S’ d raft p ro t o co l 4 an d p ro v i d es

ad d i t i o n al d es cri p t i o n o f mo d el i n g p ro ced u res

. T h e o ri g i n al fi n al p ro t o co l o f 2 2 D ece mb er 2 0 0 5

h as b een rev i s ed s i n ce t h en t o cl ari fy i t ems

, res o l v e t ech n i cal i s s u es

, an d refl ect d eci s i o n s b y t h e

E P A an d F L Ms

. T h i s d o cu m en t i s t h e t h i rd r ev i s i o n

.

T h e V IS T A S St at es h av e ac cep t ed E P A ’s g u i d a n ce t o u s e t h e C A L P U F F mo d el i n g s y s t em t o

co mp l y w i t h t h e B A R T mo d el i n g req u i re men t s o f t h e reg i o n al h aze ru l e

. A B A R T

- el i g i b l e

s o u rce w i l l b e req u i red t o s u b mi t a s i t e

- s p eci fi c mo d el i n g p ro t o co l t o t h e St at e fo r r ev i e w an d

ap p ro v al p ri o r t o p erfo rmi n g C A L P U F F mo d el i n g

. St at es w i l l co n s u l t w i t h FL Ms an d t h e E P A

w h en ev al u at i n g t h e s i t e

- s p eci fi c B A R T p ro t o co l s

. T h e s i t e

- s p eci fi c p ro t o co l w i l l i n cl u d e t h e

4 D r a f

t P r o t o c o l f o r t h e A p

p l i c a t i o n o f t

h e C A L P U F

F M o d e l f o r A n a l y

s e s o f B e s t A v a i l a b l e R e t r o f

i t T e c h n o l o g y

( B

A R T )

. V I S T A S

, M a r c h 2 2

, 2 0 0 5 a n d S e p t e m b e r 2 0

, 2 0 0 5

.In t r o d u c t i o n a n d P r o t o c o l O b j e c t i v e s 3 s o u rce

- s p eci fi c d at a o n s o u rc e l o cat i o n

, s t ack p a ra me t ers

, an d e mi s s i o n s

. T h e met h o d s o f t h e

V I S T A S co m mo n mo d el i n g p ro t o co l w i l l b e fo l l o w e d i n t h e s i t e

- s p eci fi c p ro t o co l u n l es s t h e

s o u rce p ro p o s es t o t h e St at e, an d t h e St at e ap p ro v es

, al t ern at i v e met h o d s o r as s u mp t i o n s

.

E a ch V I S T A S St at e o r L o cal ag en cy ret ai n s r es p o n s i b i l i t y fo r t h e s p eci fi c p ro c ed u re s an d

p ro ces s es i t w i l l fo l l o w i n w o rk i n g w i t h t h e B A R T s o u rces u n d er i t s j u ri s d i ct i o n

, t h e FL Ms

, E P A

,

an d p u b l i c t o d et ermi n e B A R T co n t ro l s fo r s o u r ces i n t h e St at e. N o t h i n g i n t h e V IS T A S p ro c es s

rep l aces St at es ’ res p o n s i b i l i t y t o d et ermi n e B A R T co n t ro l s

.

T h e r em ai n d er o f t h i s d o cu men t d es cri b es t h e CA L P U FF mo d el i n g s y s t em an d t h e ap p l i cat i o n o f

C A L P U FF t o t w o s i t u at i o n s :

• A i r q u al i t y mo d el i n g t o d et e rmi n e w h et h er a B A R T

- el i g i b l e s o u rce i s “s u b j ect t o B A R T ”

an d t h erefo re t h e B A R T an al y s i s p ro ces s mu s t b e ap p l i ed t o i t s o p erat i o n s

.

• A i r q u al i t y mo d el i n g o f emi s s i o n s fro m s o u r ces t h at h a v e b een fo u n d t o b e s u b j ect t o

B A R T

, t o ev al u at e reg i o n al h a ze b en efi t s o f al t ern at i v e co n t ro l o p t i o n s an d t o d o cu men t

t h e b en efi t s o f t h e p r efer red o p t i o n

.

Ch ap t ers 2 an d 3 o f t h i s d o cu men t a re i n t en d ed t o p ro v i d e b ack g ro u n d i n fo rm at i o n o n E P A ’s

g u i d an ce fo r B A R T an al y s i s mo d el i n g an d o n t h e C A L P U FF mo d el i n g s y s t em

. Su b s eq u en t

ch ap t ers i n cl u d e mo re s p eci fi c reco mm en d at i o n s

. Ch ap t er 2 o f t h i s d o cu men t r ev i e w s E P A ’s

g u i d an ce f o r reg i o n al h az e B A R T an al y s i s mo d el i n g

, as o u t l i n ed i n t h e 6 J u l y 2 0 0 5 F ed eral

Reg i s t er n o t i ce

. T h e C A L P U FF mo d el i s t h e p r efer r ed mo d el re co m men d ed b y t h e E P A fo r

B A R T mo d el i n g an al y s es an d i t s ch ar act eri s t i cs an d l i mi t at i o n s are d i s cu s s ed i n Ch ap t er 3

. T h e

s p eci fi c s t ep s t o d et ermi n e w h et h er a B A R T

- el i g i b l e s o u rce i s s u b j ect t o B A R T an d t o ev al u at e

B A R T co n t ro l s are d es cri b ed i n Ch ap t er 4

. T h e p ro c ed u res i n cl u d e i n i t i al mo d el i n g o f BA R T

el i g i b l e s o u rces u s i n g C A L P U FF ru n i n a co n s erv at i v e mo d e w i t h reg i o n al m et eo ro l o g i cal

d at as et s

. Fo r s o u r ces d et e rmi n ed t o b e s u b j ect t o B A R T b as ed o n t h es e fi rs t mo d el i n g an al y s es

,

fu rt h er fi n er g ri d C A L P U FF an al y s es w o u l d b e p erf o rmed

. T h e mo d el co n fi g u rat i o n fo r t h e

co m mo n mo d el i n g p ro t o co l i s d es cri b ed i n Ch ap t er 4

. D et ai l s o f t h e s o u rce

- s p eci fi c p ro t o co l are

d es cri b ed i n Ch ap t er 5

. A q u al i t y as s u ran ce p l an i s o u t l i n ed i n Ch ap t er 6

.

E P A ’s g u i d an c e al l o w s fo r t h e u s e o f ap p ro p ri at e al t ern at i v e mo d el s

, h o w ev e r V I S T A S w i l l n o t

d ev el o p a p ro t o co l fo r al t ern at i v e mo d e l s

. T h i s p ro t o co l fo cu s es o n g u i d an c e fo r t h e ap p l i cat i o n

o f t h e p r efer red C A L P U F F mo d el i n g ap p ro a ch

. If a s o u rce w an t s t o u s e an al t e rn at i v e mo d el i n

i t s BA R T d emo n s t rat i o n

, t h e s o u rc e w i l l n eed t o s u b mi t a d et ai l ed w ri t t en j u s t i fi cat i o n t o t h e

St at e fo r r ev i e w an d ap p ro v al

. T h e St at e w i l l p ro v i d e t h e d o cu m en t at i o n t o t h e E P A an d F ed eral

L an d M an ag ers fo r t h ei r r ev i e w

.

A l s o

, t h i s p ro t o co l d o es n o t ad d r es s a p ref erred mo d el i n g ap p ro ach t o d e mo n s t rat e t h e

effe ct i v en es s o f an o p t i o n al e mi s s i o n s cap an d t r ad e p r o g ram

. Su ch a c ap an d t rad e p ro g ra m i s

n o t req u i red

, b u t can b e i mp l em en t ed i n l i eu o f B A R T i f d es i red b y t h e V IS T A S St at es

. V I S T A SIn t r o d u c t i o n a n d P r o t o c o l O b j e c t i v e s 4 St at es a re n o t p u rs u i n g a r eg i o n al t rad i n g al t ern at i v e u n d er t h e p ro p o s ed E P A t rad i n g g u i d an c e

(7 0 F R 4 4 1 5 4

- 4 4 1 7 5 ) t h at i s t o b e p ro mu l g at ed i n 2 0 0 6

.R e v i e w o f E P

A ’s G u i d a n c e 5 

## 2. R E V I E W O F E P A ’ S G U I D A N C E F O R B A R T M O D E L I N G

T h e fi n a l g u i d an ce f o r reg i o n a l h aze BA RT d et ermi n a t i o n s w as p u b l i s h ed i n t h e Fed era l Reg i s t er

o n 6 J u l y 2 0 0 5 ( 7 0 FR 3 9 1 0 4 t o 3 9 1 7 2 ). It p res c ri b es t h e m o d e l i n g ap p ro ac h e s t h at are t o b e u s ed

fo r v ar i o u s s t a g es o f t h e BA RT an al y s i s p ro ce s s

.

T h i s c h ap t er p ro v i d e s a s u mmar y o f E PA ’s g u i d an ce fo r BA RT mo d el i n g

. I t i s n o t i n t e n d ed t o

p ro v i d e a co mp reh e n s i v e rev i ew o f t h e g u i d a n ce. N o r d o es t h i s c h ap t er a d d re s s s p ec i f i c

reco mmen d at i o n s fo r V IST A S’ ap p ro ac h t o CA L PU F F BA R T mo d el i n g

. T h o s e rec o mmen d at i o n s

ap p ear i n Ch ap t er 4

.



### 2. 1 O ve r vi e w of t h e R e gi on al H az e B A R T P r o c e s s

T h e p ro ce s s o f e s t a b l i s h i n g BA RT emi s s i o n l i m i t a t i o n s co n s i s t s o f fo u r s t e p s :

1 ) Id e n t i f y w h et h er a s o u rce i s “BA RT

- el i g i b l e” b a s ed o n i t s s o u rce ca t eg o r y

, w h en i t w as p u t i n

s erv i ce, an d t h e mag n i t u d e o f i t s emi s s i o n s o f o n e o r mo re “v i s i b i l i t y

- i mp a i r i n g ” a i r p o l l u t a

n t s

. T h e

BA R T g u i d e l i n e s l i s t 2 6 s o u rce ca t e g o r i e s o f s t a t i o n ar y s o u rces t h a t are BA RT

- el i g i b l e. So u rces

mu s t h a v e b ee n p u t i n s erv i ce b et w een A u g u s t 7

, 1 9 6 2 an d A u g u s t 7

, 1 9 7 7 i n o rd er t o b e B A R T

el i g i b l e. Fi n al l y

, a s o u rce i s e l i g i b l e f o r BA RT i f p o t en t i al e mi s s i o n s o f v i s i b i l i t y

- i mp a i r i n g a i r

p o l l u t an t s are g reat er t h a n 2 5 0 t o n s p e r y ear. Q u al i f y i n g p o l l u t an t s i n c l u d e p ri mar y p art i c u l a t e

mat t er (PM 1 0 ) an d g as e o u s p recu rs o rs t o s eco n d a ry fi n e p ar t i cu l at e mat t er, s u ch as SO 2 an d N O

x .

W h et h er ammo n i a o r v o l a t i l e o r g an i c c o mp o u n d s ( V O Cs ) s h o u l d b e i n c l u d e d a s v i s i b i l i t y

i mp a i r i n g p o l l u t an t s fo r BA RT el i g i b i l i t y i s l e ft fo r t h e St at e s t o d e t erm i n e o n a c as e

- b y

- cas e b a s i s

.

T h e g u i d an ce s t at es t h at h i g h mo l ec u l a r w ei g h t V O Cs w i t h 2 5 o r m o re car b o n a t o m s a n d l o w v ap o r

p res s u re s h o u l d b e c o n s i d er ed a s p r i mary PM 2

. 5 em i s s i o n s an d n o t V O Cs fo r BA RT p u rp o s e s

.

(N o t e: I f t h e s o u rce i s s u b j ec t t o BA RT b ecau s e o n e v i s i b i l i t y i mp a i r i n g p o l l u t a n t h a s p o t e n t i a l

emi s s i o n s > 2 5 0 T PY

, t h e S t a t e may d et ermi n e t h a t o t h er v i s i b i l i t y i m p ai ri n g p o l l u t a

n t s are n o t

s u

b

j ec t t o BA RT i f t h e i r p o t e n t i a l em i s s i o n s are l e s s t h an t h e d e m i n i m i s l e v el s (4 0 T PY fo r SO 2

an d N O

x an d 1 5 T PY o f PM 1 0 o r PM 2

. 5

. T h i s as s u me s t h a t t

h e o t h er BA RT

- el i g i b i l i t y cri t er i a are

met

. )

2 ) D et erm i n e w h e t h er a BA RT

- el i g i b l e s o u rce ca n b e e x cl u d e d fr o m BA RT co n t ro l s b y

d emo n s t ra t i n g t h a t t h e s o u rce ca n n o t b e rea s o n ab l y e x p ec t ed t o cau s e o r c o n t r i b u t e t o v i s i b i l i t y

i mp a i rmen t i n a Cl a s s I area. T h e p refer red ap p ro ach i s an as s e s s me n t w i t h an ai r q u a l i t y mo d e l

s u c h as CA L PU FF o r o t h er ap p ro p r i at e m o d e l fo l l o w ed b y co mp a ri s o n o f t h e es t i mat e d 2 4

- h r

v i s i b i l i t y i mp a ct s a g ai n s t a t h re s h o l d a b o v e es t i mat e d n at u ra l co n d i t i o n s t o b e d e t ermi n ed b y t h e

St at e s

. 5 T h e t h re s h o l d t o d e t erm i n e w h et h er a s i n g l e s o u rce “cau s e s ” v i s i b i l i t y i m p ai rmen t i s s e t a t

5 A r e c e n t d r a f t s e t t l e m e n t a g r e e m e n t w i t h t h e E P A ( t o b e p u b l i s h e d i n t h e F e d e r a l R e g i

s t e r f o r p u b l i c c o m m e n t )

p r o v i d e s t h a t a S t a t e h a s t h e d i s c r e t i o n t o d e c i d e w h e t h e r a n n u a l a v e r a g e o r 2 0 % b e s t n a t u r a l c o n d i t i o n s a r e t o b e

u s e d a s t h e r e f e r e n c e

. T h i s r u l i n g r e s o l v e s a n a m b i g u i t y i n E P A ’ s B A R T g u i d a n c e

, w h e r e t h e B A R T g u i d e l i n eR e v i e w o f E P

A ’s G u i d a n c e 6 1

. 0 d ec i v i ew ch an g e fro m n a t u ra l co n d i t i o n s o v e r a 2 4

- h o u r av era g i n g p eri o d i n t h e fi n a l BA R T

ru l e ( 7 0 FR 3 9 1 1 8 ). T h e g u i d a n ce al s o s t a t es t h a t t

h e p ro p o s ed t h re s h o l d at w h i ch a s o u rce may

“co n t r i b u t e ” t o v i s i b i l i t y i mp a i rmen t s h o u l d n o t b e h i g h er t h a n 0

. 5 d ec i v i ew s al t h o u g h

, d e p en d i n g

o n fact o r s a f fect i n g a s p ec i f i c C l a s s I a rea, i t may b e s et l o w er t h an 0

. 5 d ec i v i ew s

. T h e t e s t ag ai n s t

t h e t h re s h o l d i s “d ri v en ” b y t h e co n t ri b u t i o n l ev el

, s i n ce i f a s o u r ce “ca u s e s ”, b y d ef i n i t i o n i t

“co n t r i b u t e s ”.

E PA reco mmen d s t h a t t

h e 9 8 t h p ercen t i l e v a l u e fro m t h e mo d e l i n g b e co m p are d t o t h e c o n t r i b u t i o n

t h re s h o l d o f 0

. 5 d ec i v i ew s ( o r a l o w er l e v el s e t b y a St at e ) t o d e t ermi n e i f a s o u r ce d o es n o t

co n t r i b u t e t o v i s i b i l i t y i mp a i rmen t an d t h ere fo re i s n o t s u b

j ec t t o BA RT

. W h et h er o r n o t t h e 9 8 t h

p ercen t i l e v a l u e ex ceed s t h e t h re s h o l d mu s t b e d e t erm i n e d a t eac h C l as s I a rea. O v er a n a n n u al

p eri o d

, t h i s i mp l i e s t h e 8 t h h i g h es t 2 4

- h r v a l u e at a p art i c u l a r Cl as s I area i s co m p are d t o t h e

co n t r i b u t i o n t h res h o l d

. O v er a 3

- y ear mo d e l i n g p er i o d

, t h e 9 8 t h p erce n t i l e v a l u e ma y b e i n t er p re t ed

as t h e h i g h es t o f t h e t h re e an n u a l 9 8 t h p erce n t i l e v a l u e s a t a p ar t i c u l ar Cl a s s I area o r t h e 2 2 n d h i g h e s t

v al u e i n t h e c o mb i n e d t h ree y ear rec o rd

, w h i ch ev er i s mo re co n s e rv a t i v e.

A l t ern at i v el y

, St at es h av e t h e o p t i o n o f co n s i d eri n g t h at al l BA R T

- el i g i b l e s o u rces w i t h i n t h e

St at e are s u b j ect t o B A R T an d s k i p p i n g t h e i n i t i al i mp act an al y s i s

. In rare c as es

, a St at e mi g h t b e

ab l e t o d o ex act l y t h e o p p o s i t e, an d u s e reg i o n al mo d el i n g t o co n cl u d e t h at al l BA R T

- el i g i b l e

s o u rces i n t h e St at e d o n o t cu mu l at i v el y co n t ri b u t e t o “me as u rab l e” v i s i b i l i t y i mp ai rmen t i n an y

Cl as s I are as

. A l s o

, t h e St at es h av e an o p t i o n t o ex emp t i n d i v i d u al s o u rces b as ed o n mo d el p l an t

an al y s i s co n d u ct ed b y E PA i n fi n al i zi n g t h e BA R T ru l e. U n d er t h i s o p t i o n

, s o u rc es w i t h

p o t en t i al emi s s i o n s o f S O 2 p l u s N O

x o f l es s t h an 5 0 0 t o n s an d a d i s t an ce fro m an y Cl as s I ar ea

g reat er t h an 5 0 k i l o met ers o r s o u rces w i t h SO 2 p l u s N O

x p o t en t i al emi s s i o n s o f l es s t h an 1 0 0 0

t o n s an d a d i s t an ce fro m an y Cl as s I ar ea g r eat er t h an 1 0 0 k i l o met ers c an b e ex e mp t ed

. P M

emi s s i o n s are n o t s p eci fi cal l y ad d r es s ed i n t h e mo d el p l an t an al y s i s

, b u t s u b s eq u en t d i s cu s s i o n s

w i t h E P A s t aff i n d i cat e t h at PM may b e co n s i d ered al o n g w i t h SO 2 an d N O

x , s o t h at a p l an t co u l d

b e ex e mp t ed i f t h e co mb i n ed p o t en t i al emi s s i o n s o f S O 2 , N O

x , p l u s PM m eet t h e cri t eri a ab o v e

.

3 ) D et ermi n e BA RT co n t r o l s fo r t h e s o u rce b y c o n s i d eri n g v ar i o u s co n t r o l o p t i o n s an d s e l ec t i n g

t h e “ b es t ” a l t ern a t i v e, t a k i n g i n t o co n s i d e rat i o n :

a) A n y p o l l u t i o n c o n t r o l eq u i p men t i n u s e at t h e s o u rc e (w h i ch affec t s t h e av ai l ab i l i t y o f

o p t i o n s a n d t h e i r i mp ac t s ),

b ) T h e co s t s o f co mp l i an c e w i t h co n t ro l o p t i o n s

,

c) T h e remai n i n g u s ef u l l i fe o f t h e fac i l i t y

,

d ) T h e en er g y a n d n o n a i r

- q u a l i t y en v i r o n me n t al i mp ac t s o f c o mp l i a n ce, a n d

t e x t s a y s “ n a t u

r a l c o n d i t i o n s ” a t 7 0 F R 3 9 1 6 2

, c o l

. 3

, w h i l e t h e p r e a m b l e t o t h e B A R T r u l e s a y s “ n a t u

r a l v i s i b i l i t y

b a s e l i n e f o r t h e 2 0 % b e s t v i s i b i l i t y d a y s ” a t 7 0 F R 3 9 1 2 5

, c o l

. 1

.R e v i e w o f E P

A ’s G u i d a n c e 7 e) T h e d eg ree o f i m p ro v emen t i n v i s i b i l i t y t h at may reas o n ab l y b e an t i ci p a t ed t o res u l t

fro m t h e u s e o f s u ch t ech n o l o g y

.

N o t e t h a t i f a s o u rce a g ree s t o a p p l y t h e mo s t s t ri n g e n t co n t ro l s av a i l ab l e t o BA RT

- el i g i b l e u n i t s

,

t h e BA RT an al y s i s i s es s en t i al l y co mp l e t e a n d n o f u rt h er an al y s i s i s n e ces s ary (7 0 FR 3 9 1 6 5 ).

4 ) In c o rp o ra t e t h e BA RT d et ermi n at i o n i n t o t h e S t a t e Imp l eme n t a t i o n Pl a n fo r Re g i o n a l H aze,

w h i ch i s d u e b y D ecemb er 2 0 0 7

.

In s t ea d o f a p p l y i n g BA RT o n a s o u rce

- b y

- s o u rce b as i s

, a St at e ( o r a g ro u p o f St a t es ) h a s t h e o p t i o n

o f i mp l emen t i n g an emi s s i o n s t rad i n g p ro g ram t h a t i s d e s i g n e d t o ach i e v e re g i o n a l h aze

i mp r o v eme n t s t h at are g reat er t h an t h e v i s i b i l i t y i mp ro v emen t s t h at co u l d b e e x p ec t e d fro m BA RT

.

If t h e g e o g rap h i c d i s t ri b u t i o n s o f emi s s i o n s u n d e r t h e t w o ap p r o ach e s are s i mi l ar, d e t erm i n i n g

w h et h er t ra d i n g i s “b e t t er t h an BA RT ” may b e p o s s i b l e b y s i mp l y co mp ari n g em i s s i o n s e x p ec t e d

u n d er t h e t ra d i n g p r o g ram ag a i n s t t h e emi s s i o n s t h a t c o u l d b e e x p ec t e d i f BA RT w as ap p l i e d t o

el i g i b l e s o u rce s

. If t h e g e o g r ap h i c d i s t ri b u t i o n s o f emi s s i o n s are l i k e l y t o b e d i ff eren t

, h o w ev er, ai r

q u a l i t y mo d e l i n g co m p ar i n g t h e ex p ec t ed i mp r o v emen t s i n v i s i b i l i t y fro m t h e t ra d i n g p ro g ram a n d

fro m BA RT w o u l d b e re q u i re d

. (See t h e p ro p o s e d BA RT A l t ern a t i v e ru l e, at 7 0 FR 4 4 1 6 0

. ) E PA

s u g g e s t s t h at reg i o n a l mo d e l i n g u s i n g a p h o t o ch em i ca l g r i d m o d e l ma y b e mo re ap p ro p r i at e t h a n

CA L P U FF fo r t h i s p u r p o s e.

N o t e t h at E PA h as i n d i ca t ed i n t h e BA RT ru l e (7 0 F R 3 9 1 3 8

- 3 9 1 3 9 ) t h a t emi s s i o n s re d u c t i o n s

u n d er t h e Cl ea n A i r In t ers t a t e Ru l e (CA IR) meet t h e B A RT req u i reme n t f o r SO 2 an d N O

x co n t r o l

fo r t h o s e E G U s s u b j ec t t o BA RT

. H o w ev er, PM emi s s i o n s fr o m E G U s are n o t a d d re s s ed b y CA IR

an d t h er efo re a BA RT an al y s i s may s t i l l b e req u i red f o r PM.



### 2. 2 M od e l R e c om m e n d at i o n s f or t h e B A R T A n al ys i s

T o ev al u at e t h e v i s i b i l i t y i mp a ct s o f a BA RT

- el i g i b l e s o u rce at C l as s I area s b e y o n d 5 0 k m fr o m t h e

s o u rce, t h e E PA g u i d an ce re co mmen d s t h e u s e o f t h e CA L PU FF mo d el a s “t h e b e s t r eg u l a t o ry

mo d e l i n g a p p l i ca t i o n cu rr en t l y a v ai l a b l e fo r p re d i ct i n g a s i n g l e s o u rc e’s co n t r i b u t i o n t o v i s i b i l i t y

i mp a i rmen t ” ( 7 0 FR 3 9 1 6 2 ). T h e u s e o f an o t h er “ap p ro p ri a t e m o d e l ” i s al l o w ed al t h o u g h t h e E PA

p refer s t h e u s e o f CA L PU FF. I f a s o u rce w an t s t o u s e an al t ern at i v e mo d el

, t h e s o u rce n eed s t o

s u b mi t a w ri t t en j u s t i fi cat i o n an d s o u rce

- s p eci fi c mo d el i n g p ro t o co l t o i t s St at e fo r rev i e w an d

ap p ro v al

. A s p ar t o f t h e c o n s u l t at i o n p r o ces s

, t h e S t at e w i l l p ro v i d e d o cu me n t a t i o n t o E PA an d

FL M.

Fo r mo d e l i n g t h e i mp ac t o f a s o u rce c l o s er t h an 5 0 k m t o a Cl as s I area, E PA ’s B A RT g u i d a n ce

reco mmen d s t h a t ex p er t mo d e l i n g j u d g men t b e u s e d

, “g i v i n g co n s i d e rat i o n t o b o t h CA L PU FF an d

o t

h er met h o d s

. ” T h e PL U V U E

- II p l u me v i s i b i l i t y m o d e l i s men t i o n ed a s a p o s s i b l e mo d e l t o

co n s i d er i n s t ead o f CA L PU F F fo r a s o u rce w i t h i n l e s s t h an 5 0 k m o f a C l a s s I ar ea

.

T h e E PA g u i d an ce n o t es t h a t “re g i o n al s ca l e p h o t o c h e mi cal g r i d mo d e l s may h av e mer i t

, b u t s u ch

mo d e l s h a v e b ee n d es i g n e d t o as s es s cu mu l a t i v e i mp act s

, n o t i mp act s fro m i n d i v i d u a l s o u rc es ” an dR e v i e w o f E P

A ’s G u i d a n c e 8 t h e y are “ v ery res o u r ce i n t en s i v e a n d t i me co n s u mi n g rel at i v e t o CA L PU F F”, b u t S t a t es ma y

co n s i d er t h e i r u s e f o r SIP d ev e l o p men t i n t h e f u

t u re a s t h e y may b e ad a p t ed a n d “ d emo n s t ra t ed t o

b e ap p ro p r i at e f o r s i n g l e s o u r ce ap p l i ca t i o n s ” ( 7 0 FR 3 9 1 2 3 ). Ph o t o c h emi ca l g r i d mo d e l s may b e

mo re ap p r o p ri a t e fo r cu mu l a t i v e mo d e l i n g o p t i o n s s u c h as i n t h e d e t ermi n a t i o n o f t h e ag g reg a t e

co n t r i b u t i o n o f al l

- BA RT

- el i g i b l e s o u rce s t o v i s i b i l i t y i mp ai rme n t

, b u t s u c h u s e s h o u l d i n v o l v e

co n s u l t at i o n w i t h t h e a p p ro p ri at e E PA Reg i o n a l O ffi ce ( 7 0 FR 3 9 1 6 3 ).

A cco rd i n g t o t h e BA RT g u i d an ce, a mo d e l i n g p r o t o co l s h o u l d b e s u b mi t t ed f o r a l l mo d e l i n g

d emo n s t ra t i o n s reg ar d l es s o f t h e d i s t an ce fro m t h e BA R T

- el i g i b l e s o u rce t o t h e Cl as s I area. E P A ’s

ro l e i n t h e d ev e l o p men t o f t h e p r o t o co l i s o n l y a d v i s o ry as t h e “St a t e s b e t t e r u n d er s t an d t h e BA RT

el i g i b l e s o u rce co n f i g u ra t i o n s ” an d fac t o rs aff ect i n g t h e i r p ar t i c u l ar Cl a s s I area s (7 0 FR 3 9 1 2 6 ).

In t h e BA RT mo d el i n g an a l y s e s t h e E PA reco mmen d s t h a t t h e St a t e u s e t h e h i g h es t 2 4

- h o u r

av erag e ac t u al emi s s i o n ra t e fo r t h e mo s t rec e n t t h ree t o fi v e

- y ea r p er i o d o f reco r d

. E mi s s i o n s o n

d ay s i n f l u e n ce d b y p eri o d s o f s t a rt

- u p

, s h u t d o w n a n d mal fu n c t i o n are n o t t o b e c o n s i d ere d i n

d et erm i n i n g t h e a p p ro p ri at e em i s s i o n ra t es

. ( 7 0 FR 3 9 1 2 9 ).

If a s o u rce i s f o u n d t o b e s u b j ec t t o BA RT

, CA L P U FF o r an o t h er ap p ro p r i at e mo d el s h o u l d b e u s ed

t o ev a l u at e t h e i mp r o v eme n t i n v i s i b i l i t y res u l t i n g fro m t h e a p p l i cat i o n o f BA RT co n t ro l s

.

V i s i b i l i t y i mp r o v eme n t s may b e e v a l u a t ed o n a p o l l u t a n t

- s p ec i f i c b a s i s i n t h e BA RT d et ermi n a t i o n

(7 0 FR 3 9 1 2 9 ).

Fo r e v al u a t i n g t h e i mp r o v eme n t i n v i s i b i l i t y re s u l t i n g fro m t h e ap p l i ca t i o n o f BA RT

, t h e E PA

g u i d e l i n e s s t a t e t h at St a t e s are “en c o u rag e d t o acco u n t fo r t h e mag n i t u d e, f req u en c y

, a n d d u rat i o n

o f t h e co n t r i b u t i o n s t o v i s i b i l i t y i mp ai rme n t ca u s e d b y t h e s o u rce b as e d o n t h e n at u ra l v ar i a b i l i t y o f

met eo r o l o g y ” ( 7 0 FR 3 9 1 2 9 ).



### 2. 3 P e r f or m an c e of a C ap an d T r ad e P r ogr am

If a St a t e o r S t a t es e l ec t t o p u r s u e a n o p t i o n a l cap an d t rad e p r o g ram, t h e y are re q u i re d t o

d emo n s t ra t e g r eat er “rea s o n ab l e p ro g re s s ” i n red u c i n g h aze t h an w o u l d re s u l t i f BA RT w ere

ap p l i ed t o t h e s ame s o u rces

. In s o me ca s e s

, a St a t e may s i m p l y b e a b l e t o d em o n s t r at e t h a t a t rad i n g

p ro g ram t h a t ach i ev e s g reat e r p r o g re s s at re d u ci n g em i s s i o n s w i l l al s o a ch i ev e g rea t er p ro g res s a t

red u c i n g h a ze. Su ch w o u l d b e t h e cas e i f t h e l i k e l y g eo g rap h i c d i s t r i b u t i o n o f emi s s i o n s u n d er t h e

t rad i n g p ro g ram w o u l d n o t b e g rea t l y d i ff eren t fr o m t h e d i s t ri b u t i o n i f BA RT w as i n p l ace.

If t h e ex p ec t ed d i s t r i b u t i o n o f em i s s i o n s i s d i ffere n t u n d er t h e t w o a p p ro ac h es

, t h en “ d i s p er s i o n

mo d e l i n g ” o f al l s o u rces mu s t b e u s ed t o d et ermi n e t h e d i ffe ren ce i n v i s i b i l i t y a t each i mp ac t e d

Cl as s I area, i n o r d er t o es t a b l i s h t h at t h e o p t i o n al t ra d i n g p r o g ram w i l l r es u l t i n v i s i b i l i t y

i mp r o v eme n t s a g g reg a t ed o v er al l Cl a s s I areas t h a t a re “b et t er t h an BA RT ” (7 0 FR 3 9 1 3 7

- 3 9 1 3 8 ).

T h e BA RT g u i d a n ce d o e s n o t s p ec i f y t h e me t h o d t o b e u s e d f o r t h i s mo d e l i n g

. F ro m a t ec h n i ca l

p ers p ec t i v e, ei t h e r ap p l y i n g CA L P U FF t o ev ery s o u rce o r u s i n g a reg i o n a l p h o t o c h emi ca l mo d e l

w o u l d s a t i s f y t h e n eed

.R e v i e w o f E P

A ’s G u i d a n c e 9 A ru l e mak i n g p ro ced u re i s cu rren t l y u n d er w ay t o es t ab l i s h fi n al g u i d an ce fo r s u ch al t ern at i v es t o

B A R T (7 0 FR 4 4 1 5 4

- 4 4 1 7 5 ). T h e ru l e i s ex p ect ed t o b e fi n al i zed i n 2 0 0 6

.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 1 0 

## 3. O V E R V I E W O F T H E C A L P U F F M O D E L I N G S Y S T E M

T h i s ch ap t er co n t a i n s a g en e ral d es c ri p t i o n o f t h e C A L P U F F mo d el i n g s y s t em an d i t s cap ab i l i t i es

an d l i mi t at i o n s

. It d o es n o t i n cl u d e s p eci fi c reco m men d at i o n s reg ard i n g t h e u s e o f t h e mo d el fo r

B A R T an al y s i s i n t h e V IS T A S r eg i o n

. T h es e s p eci fi c reco m men d at i o n s can b e fo u n d i n Ch ap t er

4

.



### 3. 1 C ap ab i l i t i e s an d f e at u r e s of C A L P U F F

T h e C A L P U F F mo d el i n g s y s t em (S ci re et al

. , 2 0 0 0 a, b ) i s r eco mm en d ed as t h e p refe rred

mo d el i n g ap p ro ach fo r u s e i n t h e B A R T an al y s es

. C A L P U FF an d i t s met eo ro l o g i cal mo d el

,

C A L M E T

, a re d es i g n ed t o h a n d l e t h e co mp l ex i t i es p o s ed b y t h e co mp l ex t er rai n

, t h e l arg e

s o u rce

- re cep t o r d i s t an ces

, ch e mi cal t r an s fo rm at i o n an d d ep o s i t i o n

, an d o t h er i s s u es rel at ed t o

Cl as s I v i s i b i l i t y i mp act s

. T h e C A L P U FF mo d el i n g s y s t em h as b een ad o p t ed b y t h e E P A as a

G u i d el i n e M o d el fo r s o u rce

- rec ep t o r d i s t an ces g reat er t h an 5 0 k m, an d fo r u s e o n a cas e

- b y

- c as e

b as i s i n co mp l ex fl o w s i t u at i o n s fo r s h o rt er d i s t an c es (6 8 FR 1 8 4 4 0

- 1 8 4 8 2 ). C A L P U FF i s

reco m men d ed fo r Cl as s I i mp a ct as s es s men t s b y t h e F ed eral L an d M an ag e rs W o rk g ro u p ( F L A G

2 0 0 0 ) an d t h e In t erag en cy W o rk g ro u p o n A i r Q u al i t y Mo d el i n g (I W A Q M) ( E P A 1 9 9 8 ). T h e

fi n al B A R T g u i d an c e re co m men d s C A L P U F F as “t h e b es t mo d el i n g ap p l i cat i o n av ai l ab l e fo r

p red i ct i n g a s i n g e s o u rce’s co n t ri b u t i o n t o v i s i b i l i t y i mp ai r men t ” (7 0 FR 3 9 1 2 2 ). A s a res u l t o f

t h es e reco m men d at i o n s

, t h e V IS T A S mo d el i n g p ro t o co l i s b as ed o n t h e u s e o f CA L P U F F fo r i t s

B A R T d et er mi n at i o n s

.

T h e mai n co mp o n en t s o f t h e C A L P U FF mo d el i n g s y s t em a re s h o w n i n Fi g u re 3

- 1

. C A L M E T i s

a d i ag n o s t i c met eo ro l o g i cal mo d el t h at i s u s ed t o d ri v e t h e C A L P U F F d i s p ers i o n mo d el

. It

p ro d u ces t h ree

- d i men s i o n al w i n d an d t emp e rat u re fi e l d s an d t w o

- d i men s i o n al fi el d s o f mi x i n g

h ei g h t s an d o t h er met eo ro l o g i cal fi el d s

. It co n t ai n s s l o p e fl o w eff ect s

, t er rai n ch an n el i n g

, an d

k i n emat i c ef fect s o f t er rai n

. C A L M E T i n cl u d es s p ec i al al g o ri t h ms fo r t reat i n g t h e o v er w at er

b o u n d ary l ay er an d co as t al i n t eract i o n ef fect s

. C A L M E T c an u s e m et eo ro l o g i cal o b s erv at i o n al

d at a an d / o r t h re e

- d i m en s i o n al o u t p u t fro m p ro g n o s t i c n u meri cal m et eo ro l o g i cal mo d el s s u ch as

MM5 ( G r el l et al

. , 1 9 9 5 ) o r R U C ( Ben j a mi n et al

. , 2 0 0 4 ) i n t h e d ev el o p men t s o f i t s fi n e

- s cal e

met eo ro l o g i cal fi el d s

.

C A L P U FF i s a n o n

- s t ead y

- s t at e L ag r an g i an p u ff t ra n s p o rt an d d i s p ers i o n mo d el t h at ad v ect s

G au s s i an p u f fs o f mu l t i p l e p o l l u t an t s fro m mo d el ed s o u rces

. C A L P U FF ’s al g o ri t h ms h av e b een

d es i g n ed t o b e ap p l i cab l e o n s p at i al s c al es f ro m a fe w t en s o f met e rs t o h u n d red s o f k i l o met e rs

fro m a s o u rce

. It i n cl u d es al g o ri t h ms fo r n ear

- fi el d eff ect s s u ch as b u i l d i n g d o w n w as h

, s t ack t i p

d o w n w as h an d t ran s i t i o n al p l u me ri s e as w el l as p ro ces s es i mp o rt an t i n t h e far

- fi el d s u ch as

ch emi c al t ran s fo rm at i o n

, w et d ep o s i t i o n

, an d d ry d ep o s i t i o n

. CA L P U FF co n t ai n s an o p t i o n t o

al l o w p u ff s p l i t t i n g i n t h e h o ri zo n t al an d v ert i cal d i rec t i o n s

, w h i ch ex t en d s t h e d i s t an ce r an g e o f

t h e mo d el

. T h e p ri ma ry o u t p u t s fro m C A L P U F F a re h o u rl y co n cen t rat i o n s an d h o u rl y d ep o s i t i o n

fl u x es ev al u at ed at u s er

- s p eci fi ed rec ep t o r l o cat i o n s

.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 1 1 F i g ur e 3

- 1

. C A L P U F F m o del i ng s y s te m co m po n ent s

.

A s et o f p o s t p ro ces s i n g p ro g ra ms as s o ci at ed w i t h C A L P U F F co mp u t es v i s i b i l i t y effect s an d

al l o w s cu mu l at i v e s o u rce i mp act s t o b e as s es s ed

, i n cl u d i n g p o t en t i al n o n

- l i n ear effe ct s o f

am mo n i a l i mi t at i o n o n n i t rat e fo rmat i o n

. T h e C A L P O ST p o s t p ro ces s o r co n t ai n s s ev er al o p t i o n s

fo r co mp u t i n g ch an g e i n ex t i n ct i o n an d d eci v i ew s fo r v i s i b i l i t y as s es s men t s

. T h e P O S T U T I L

p o s t p ro ces s o r i n cl u d es o p t i o n s fo r s u mmi n g co n t ri b u t i o n s o f i n d i v i d u al s o u rces o r g ro u p s o f

s o u rces t o as s es s cu mu l at i v e i mp act s

. P O S T U T I L al s o co n t ai n s CA L P U F F’s n i t ri c aci d

- n i t rat e

ch emi c al eq u i l i b ri u m mo d u l e, w h i ch al l o w s t h e cu mu l at i v e effe ct s o f a m mo n i a co n s u mp t i o n b y

b ack g ro u n d s o u rces t o b e as s es s ed i n t h e p o s t p ro c es s o r. In ad d i t i o n

, t h e co mb i n at i o n o f

C A L P U FF an d P O S T U T I L al l o w s t h e effect s o f s o u rce emi s s i o n s o f ammo n i a t o b e

i n cr em en t al l y ad d ed t o b ack g ro u n d a m mo n i a l ev el s w h en d et er mi n i n g n i t rat e fo rm at i o n

.

T h e r es t o f t h i s ch ap t er s u m mari z es t h e cap ab i l i t i es an d feat u res o f t h e C A L P U F F mo d el i n g

co mp o n en t s i n mo re d et ai l

.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 1 2 3

. 1

. 1 Ma j o r F ea t ur es o f C A L ME T

T h e C A L M E T m et eo ro l o g i cal m o d el co n s i s t s o f a d i ag n o s t i c w i n d fi el d mo d u l e an d

mi cro met eo ro l o g i cal mo d u l es fo r o v e r w at er an d o v e r l an d b o u n d ary l ay ers

. W h en mo d el i n g a

l arg e g eo g rap h i cal ar ea, as w o u l d b e n eces s a ry fo r t h e reg i o n al V I S T A S d o mai n

, t h e u s er h as t h e

o p t i o n t o u s e a L a mb e rt Co n fo rm al Pro j e ct i o n co o rd i n a t e s y s t em t o acco u n t fo r E art h ’s cu rv at u re

.

T h e maj o r feat u r es an d o p t i o n s o f t h e met eo ro l o g i cal mo d el are s u m mari z ed i n T ab l e 3

- 1

. T h e

t ech n i q u es u s ed i n t h e C A L M E T mo d el are b ri efl y d es cri b ed b el o w

.

Ta bl e 3

- 1

. M a jo r F ea tur es o f th e C A L M ET M e teo r o l o g i ca l M o d el

• B o u n d a r y L a y e r M o d u l e s o f C A L M E T

- O v e r l a n d B o u n d a r y L a y e r

- E n e r g y B a l a n c e M e t h o d

- O v e r w a t e r B o u n d a r y L a y e r

- P r o f i l e M e t h o d

- - C O A R E a l g o r i t h m

- - O C D

- b a s e d m e t h o d

- P r o d u c e s G r i d d e d F i e l d s o f :

- - S u r f a c e F r i c t i o n V e l o c i t y

- - C o n v e c t i v e V e l o c i t y S c a l e

- - M o n i n

- O b u k h o v L e n g t h

- - M i x i n g H e i g h t

- - P G T S t a b i l i t y C l a s s

- - A i r T e m p e r a t u r e ( 3

- D )

- - P r e c i p i t a t i o n R a t e

• D i a g n o s t i c Wi n d F i e l d M o d u l e o f C A L M E T

- S l o p e F l o w s

- K i n e m a t i c T e r r a i n E f f e c t s

- T e r r a i n B l o c k i n g E f f e c t s

- D i v e r g e n c e M i n i m i z a t i o n

- P r o d u c e s G r i d d e d F i e l d s o f U

, V

, W W i n d C o m p o n e n t s

- I n p u t s I n c l u d e D o m a i n

- S c a l e W i n d s

, O b s e r v a t i o n s

, a n d

( o p t i o n a l l y ) C o a r s e

- G r i d P r o g n o s t i c M o d e l W i n d s

- L a m b e r t C o n f o r m a l P r o j e c t i o n C a p a

b i l i t y

CA L ME T Bo und a r

y L a yer Mo d el s

T h e C A L M E T mo d el co n t ai n s t w o b o u n d ary l ay er mo d el s fo r ap p l i cat i o n t o o v erl an d an d

o v er w at er g ri d c el l s

.

O v er l a n d B o u n d a r

y La yer M o d el : O v er l an d s u rfa ces

, t h e en erg y b al an ce m et h o d o f H o l t s l ag an d

v an U l d en (1 9 8 3 ) i s u s ed t o co mp u t e h o u rl y g ri d d e d fi el d s o f t h e s en s i b l e h eat fl u x

, s u rfaceO v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 1 3 fri ct i o n v el o ci t y

, Mo n i n

- O b u k h o v l en g t h

, an d co n v e ct i v e v el o ci t y s cal e. Mi x i n g h ei g h t s ar e

d et ermi n ed fro m t h e co mp u t ed h o u rl y s u r fac e h e at fl u x es an d o b s erv ed t emp erat u r e s o u n d i n g s

u s i n g a mo d i fi ed Cars o n (1 9 7 3 ) met h o d b as ed o n Mau l (1 9 8 0 ). T h e mo d el al s o d et ermi n es

g ri d d ed fi el d s o f Pas q u i l l

- G i f fo rd

- T u rn e r ( P G T ) s t ab i l i t y cl as s an d h o u rl y p reci p i t at i o n rat es

.

O v er wa t er B o u n d a r

y La yer M o d el : T h e a ero d y n a mi c an d t h erm al p ro p ert i es o f w at e r s u rfa ces

s u g g es t t h at a d i fferen t m et h o d i s b es t s u i t ed fo r cal cu l at i n g t h e b o u n d ary l ay er p ara met ers i n t h e

mari n e en v i ro n m e n t

. A p ro fi l e t ech n i q u e

, u s i n g ai r

- s ea t e mp er at u re d i f feren ces

, i s u s ed i n

C A L M E T t o co mp u t e t h e mi c ro

- met eo ro l o g i cal p a ra met ers i n t h e mari n e b o u n d ary l ay er. T h e

v ers i o n o f C A L M E T b ei n g u s ed b y V I S T A S co n t ai n s i mp ro v e men t s i n t h e o v er w at er b o u n d a ry

l ay er p a ra met eri z at i o n s (Fai r al l et al

. , 2 0 0 3 ) b as ed o n t h e Co u p l ed O cean A t mo s p h er e Res p o n s e

E x p eri men t ( C O A R E ) an d en h an ce men t s i n t h e c al c u l at i o n o f o v erw at er mi x ed l ay er h ei g h t s

(Bat ch v a ro v a an d G ry n i n g

, 1 9 9 1

, 1 9 9 4 ). Fu rt h er d et a i l s an d t h e res u l t s o f an e v al u at i o n o f t h e

mo d el co n t ai n i n g t h es e en h an ce men t s a re d es c ri b ed i n Sci re et al

. (2 0 0 5 )

. A n u p w i n d

- l o o k i n g

s p at i al av erag i n g s ch eme i s o p t i o n al l y ap p l i ed t o t h e mi x i n g h ei g h t s an d t h ree

- d i men s i o n al

t emp er at u re fi el d s i n o rd er t o a cco u n t fo r i mp o rt an t ad v ect i v e ef fect s

.

D i a g no s t i c Wi nd Fi el d Mo d ul e

T h e d i ag n o s t i c w i n d fi el d mo d u l e u s es a t w o

- s t ep ap p r o ach t o t h e co mp u t at i o n o f t h e w i n d fi el d s

(D o u g l as an d K es s l er

, 1 9 8 8 ). In t h e fi rs t s t ep

, an i n i t i al

- g u es s w i n d fi el d i s ad j u s t ed fo r k i n e mat i c

effe ct s o f t e rrai n

, s l o p e fl o w s

, an d t errai n b l o ck i n g effect s t o p ro d u ce a St ep 1 w i n d fi el d

. G ri d d ed

MM5 c an b e u s ed t o d e fi n e t h e i n i t i al g u es s fi el d

. T h e s eco n d s t ep co n s i s t s o f an o b j ect i v e

an al y s i s p ro ced u re t o i n t ro d u ce o b s erv at i o n al d at a i n t o t h e St ep 1 w i n d fi e l d t o p ro d u ce a fi n al

w i n d fi el d

.

St

ep 1 Wi nd Fi el d

. D ev el o p men t o f t h e St ep 1 w i n d fi el d b eg i n s w i t h t h e i n i t i al g u es s fi el d

d efi n ed b y t h e MM5 p ro g n o s t i c met eo ro l o g i cal mo d e l

. N o r mal l y

, t h e C A L M E T co mp u t at i o n al

d o mai n i s s p eci fi ed t o b e at fi n er g ri d res o l u t i o n t h an t h e M M5 d at as et u s ed t o i n i t i al i ze t h e i n i t i al

g u es s fi el d

. Fo r ex amp l e, 3 6

- k m M M5 d at a av ai l ab l e fo r V I S T A S mo d el i n g may b e u s ed t o

d ev el o p t h e i n i t i al g u es s fi el d o n a 1 2

- k m o r ev en a 1

- k m C A L M E T g ri d

. T h e St ep 1 al g o ri t h ms

i n CA L M E T d es cr i b ed b el o w ap p l y t er rai n ad j u s t men t s t o t h e i n i t i al g u es s fi el d o n t h e fi n e

- s cal e

C A L M E T g ri d

. T h u s

, t h e C A L M E T w i n d s are ad j u s t ed t o res p o n d t o fi n e

- s cal e t err ai n fe at u res

n o t n eces s ari l y s e en b y t h e co a rs er s cal e M M5 mo d el

.

Ki n e m a t i c E f f

ect s o f T er r a i n : T h e ap p ro a ch o f L i u a n d Y o ck e (1 9 8 0 ) i s u s ed t o ev al u at e t h e

effe ct s o f t h e t errai n o n t h e w i n d fi el d

. T h e i n i t i al g u es s fi el d w i n d s are u s ed t o co mp u t e a t err ai n

fo rced v ert i cal v el o ci t y

, s u b j ect t o an ex p o n en t i al

, s t ab i l i t y

- d ep en d en t d ecay fu n ct i o n

. T h e ef fect s

o f t errai n o n t h e h o ri zo n t al w i n d co mp o n en t s are ev al u at ed b y ap p l y i n g a d i v erg en ce

mi n i mi zat i o n s ch e me t o t h e i n i t i al g u es s w i n d fi el d

. T h e d i v erg en ce mi n i mi z at i o n s ch e me i s

ap p l i ed i t erat i v el y u n t i l t h e t h ree

- d i men s i o n al d i v erg en ce i s l es s t h an a t h res h o l d v al u e.

S l o p e F l o ws : T h e o ri g i n al s l o p e fl o w al g o ri t h m i n C A L M E T h as b een u p g rad ed (S ci re an d Ro b e,

1 9 9 7 ) b as ed o n t h e s h o o t i n g fl o w al g o ri t h m o f M ah rt (1 9 8 2 ). T h i s s ch e me i n cl u d es b o t hO v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 1 4 ad v ect i v e

- g rav i t y an d eq u i l i b ri u m fl o w r eg i mes

. A t n i g h t

, t h e s l o p e fl o w mo d el p ar am et eri z es t h e

fl o w d o w n t h e s i d es o f t h e v al l ey w al l s i n t o t h e fl o o r o f t h e v al l ey

, an d d u ri n g t h e d ay

, u p s l o p e

fl o w s ar e p ar am et eri zed

. T h e mag n i t u d e o f t h e s l o p e f l o w d ep en d s o n t h e l o cal s u rf ace s en s i b l e

h eat fl u x an d l o c al t err ai n g rad i en t s

. T h e s l o p e fl o w w i n d co mp o n en t s a re ad d ed t o t h e w i n d fi el d

ad

j u s t ed fo r k i n e mat i c effe ct s

.

B l o cki n g E f f

e ct s : T h e t h ermo d y n a mi c b l o ck i n g effect s o f t errai n o n t h e w i n d fl o w are

p aram et eri z ed i n t erms o f t h e l o cal F ro u d e n u mb er ( A l l w i n e an d W h i t e man

, 1 9 8 5 ). I f t h e F ro u d e

n u mb er at a p a rt i cu l ar g ri d p o i n t i s l es s t h an a cr i t i cal v al u e an d t h e w i n d h as an u p h i l l

co mp o n en t

, t h e w i n d d i re ct i o n i s ad j u s t ed t o b e t an g en t t o t h e t er rai n

.

St

ep 2 Wi nd Fi el d

. T h e w i n d fi el d res u l t i n g fro m t h e a b o v e ad j u s t men t s o f t h e i n i t i al

- g u es s w i n d

i s t h e St ep 1 w i n d fi el d

. T h e s eco n d s t ep o f t h e p ro ced u re m ay i n v o l v e i n t ro d u ct i o n o f

o b s erv at i o n al d at a i n t o t h e St ep 1 w i n d fi el d t h ro u g h an o b j ect i v e an al y s i s p ro ced u re

. A n i n v ers e

d i s t an ce s q u ared i n t erp o l at i o n s ch eme i s u s ed w h i ch w ei g h t s o b s erv at i o n al d at a h e av i l y i n t h e

v i ci n i t y o f t h e o b s erv at i o n al s t at i o n

, w h i l e t h e St ep 1 w i n d fi el d d o mi n at es t h e i n t erp o l at ed w i n d

fi el d i n reg i o n s w i t h n o o b s erv at i o n al d at a. T h e res u l t i n g w i n d fi el d i s s u b j ect t o s mo o t h i n g

, an

o p t i o n al ad j u s t men t o f v ert i cal v el o ci t i es b as ed o n t h e O ’Bri en (1 9 7 0 ) met h o d

, an d d i v erg en ce

mi n i mi zat i o n t o p ro d u c e a fi n al St ep 2 w i n d fi el d

.

T h e i n t ro d u ct i o n o f o b s erv at i o n al d at a i n t h e St ep 2 cal cu l at i o n i s an o p t i o n

. It i s al s o p o s s i b l e t o

ru n t h e mo d el i n “n o o b s erv at i o n s ” (N o

- O b s ) mo d e

, w h i ch i n v o l v es t h e u s e o n l y o f MM5 g ri d d ed

d at a fo r t h e i n i t i al g u es s fi el d fo l l o w ed b y fi n e

- s c al e t errai n ad j u s t men t s b y C A L M E T

. In N o

O b s mo d e, o b s erv at i o n al d at a are n o t u s ed i n t h e St ep 2 cal cu l at i o n s

. T h e N o

- O b s mo d e i s

ap p ro p ri at e w h en t h e M M5 s i mu l at i o n s ad eq u at el y c h aract e ri ze t h e reg i o n al w i n d p at t ern s an d

w h en l o c al o b s erv at i o n s

, es p e ci al l y s u rfac e o b s erv at i o n s

, refl ect l o c al co n d i t i o n s o n a s cal e

s mal l er t h an t h at o f t h e C A L M E T d o mai n an d h en c e t h ei r s p a t i al rep r es en t at i v en es s m ay b e

l i mi t ed

. Su ch s i t u at i o n s are mo s t l i k el y t o o ccu r w h en t h e C A L M E T g ri d s c al e i s r el at i v el y l arg e

i

. e.

, co ars er t h an t h e s cal e o f v ari at i o n o f t h e t ru e w i n d fi el d

, w h i ch i s p art i cu l arl y l i k el y t o o ccu r

i n co mp l ex t e rrai n o r al o n g t h e s eas h o r e,

3

. 1

. 2 Ma j o r F ea t ur es o f C A L P U FF

By i t s p u ff

- b as ed fo r mu l at i o n an d t h ro u g h t h e u s e o f t h ree

- d i men s i o n al met eo ro l o g i cal d at a

d ev el o p ed b y t h e CA L M E T met eo ro l o g i cal mo d el

, C A L P U F F can s i mu l at e t h e effect s o f t i me

an d s p ace

- v a ry i n g met eo ro l o g i cal co n d i t i o n s o n p o l l u t an t t ran s p o rt fro m s o u rces i n co mp l ex

t errai n

. T h e m aj o r feat u r es an d o p t i o n s o f t h e CA L P U FF mo d el are s u m ma ri zed i n T ab l e 3

- 2 at

t h e en d o f t h i s s u b s ect i o n

. So me o f t h e t ech n i cal al g o ri t h ms ar e b ri e fl y d es c ri b ed b el o w

.

Co m p l ex T er r a i n : T h e effe ct s o f co mp l ex t er rai n o n p u ff t ran s p o rt are d eri v ed f ro m t h e

C A L M E T w i n d s

. In ad d i t i o n

, p u ff

- t er rai n i n t era ct i o n s at g ri d d ed an d d i s c ret e r ecep t o r l o cat i o n s

are s i mu l at ed u s i n g o n e o f t w o al g o ri t h ms t h at mo d i fy t h e p u ff

- h ei g h t (ei t h er t h at o f ISCST 3 o r a

g en eral “p l u me p at h co e ffi ci en t ” ad j u s t men t )

, o r an a l g o ri t h m t h at s i mu l at es en h an ced v ert i cal

d i s p ers i o n d eri v ed fro m t h e w eak l y

- s t rat i fi ed fl o w an d d i s p ers i o n mo d u l e o f t h e Co mp l ex T err ai nO v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 1 5 D i s p ers i o n Mo d el (C T D MP L U S) ( Perry et al

. , 1 9 8 9 ). T h e p u ff

- h ei g h t ad j u s t men t al g o ri t h ms rel y

o n t h e rec ep t o r el ev at i o n (rel at i v e t o t h e el ev at i o n at t h e s o u rce ) an d t h e h ei g h t o f t h e p u ff ab o v e

t h e s u rface

. T h e en h an ced d i s p ers i o n ad j u s t men t rel i e s o n t h e s l o p e o f t h e g ri d d ed t errai n i n t h e

d i rect i o n o f t ran s p o rt d u ri n g t h e t i me s t ep

.

S

u b g r i d S ca l e Co m p l ex T er r a i n (CTS G ): A n o p t i o n al mo d u l e i n CA L P U F F, C T S G t r eat s t errai n

feat u res t h at are n o t res o l v ed b y t h e g ri d d ed t er rai n fi el d

, an d i s b as ed o n t h e C T D MP L U S ( Per ry

et al

. , 1 9 8 9 )

. Pl u me i mp i n g em en t o n s u b g ri d

- s cal e h i l l s i s ev al u at ed at t h e C T S G s u b g ro u p o f

recep t o rs u s i n g a d i v i d i n g s t reaml i n e h ei g h t ( H d ) t o d et ermi n e w h i ch p o l l u t an t mat eri al i s

d efl ect ed aro u n d t h e s i d es o f a h i l l (b el o w H d ) an d w h i ch mat eri al i s ad v ect ed o v er t h e h i l l (ab o v e

H d ). T h e l o cal fl o w (n ea r t h e fe at u re) u s ed t o d efi n e H d i s t ak en fro m t h e g ri d d ed C A L M E T

fi el d s

. A s i n C T D M P L U S

, e ach feat u r e i s mo d el ed i n i s o l at i o n w i t h i t s o w n s et o f re cep t o rs

.

P u f f S a m p l i n g F u n ct i o n s : A s et o f ac cu rat e an d co mp u t at i o n al l y effi ci en t p u f f s amp l i n g ro u t i n es

i s i n cl u d ed i n CA L P U F F, w h i ch s o l v e man y o f t h e co mp u t at i o n al d i ffi cu l t i es en co u n t ered w h en

ap p l y i n g a p u ff mo d el t o n ear

- fi el d rel eas es

. Fo r n e a r

- fi el d ap p l i cat i o n s d u ri n g rap i d l y

- v ary i n g

met eo ro l o g i cal co n d i t i o n s

, an el o n g at ed p u ff ( s l u g ) s amp l i n g fu n ct i o n may b e u s ed

. A n

i n t eg rat ed p u ff ap p ro ach may b e u s ed d u ri n g l es s d eman d i n g co n d i t i o n s

. Bo t h t ech n i q u es

rep ro d u ce co n t i n u o u s p l u me r es u l t s u n d er t h e ap p ro p ri a t e s t ead y s t at e co n d i t i o n s

.

B u i l d i n g D o wn wa s h : T h e H u b e r

- Sn y d e r an d Sch u l man

- S ci re d o w n w as h mo d el s ar e b o t h

i n co rp o rat ed i n t o CA L P U FF

. A n o p t i o n i s p ro v i d ed t o u s e ei t h er mo d el fo r al l s t ack s

, o r mak e t h e

ch o i ce o n a s t ack

- b y

- s t ack an d w i n d s ect o r

- b y

- w i n d s ect o r b as i s

. Bo t h al g o ri t h ms h av e b een

i mp l emen t ed i n s u ch a w ay as t o al l o w t h e u s e o f w i n d d i rect i o n s p eci fi c b u i l d i n g d i men s i o n s

.

T h e PRI M E b u i l d i n g d o w n w as h mo d el (S ch u l man et a l

. , 2 0 0 0 ) i s al s o i n cl u d ed i n CA L P U FF as

an o p t i o n

.

D i s p er s i o n Co ef f

i ci en t s : Sev eral o p t i o n s are p ro v i d ed i n CA L P U FF fo r t h e co mp u t at i o n o f

d i s p ers i o n co effi ci en t s

, i n cl u d i n g t h e u s e o f t u rb u l en ce m eas u re men t s ( σ

v an d σ

w ), t h e u s e o f

s i mi l ari t y t h eo ry t o es t i mat e σ

v an d σ

w fro m mo d el ed s u rface h eat an d mo men t u m fl u x es

, o r t h e

u s e o f Pas q u i l l

- G i ffo rd ( P G ) o r Mc E l ro y

- Po o l er ( MP) d i s p ers i o n co ef fi ci e n t s

, o r d i s p ers i o n

eq u at i o n s b as ed o n t h e C T D M. O p t i o n s are p ro v i d ed t o ap p l y an av erag i n g t i m e co rre ct i o n o r

s u rface ro u g h n es s l en g t h ad j u s t men t s t o t h e PG co ef fi ci en t s

. In v ers i o n 5

. 7 5 4 o f CA L P U F F

b ei n g u s ed b y V IS T A S

, an o p t i o n i s p ro v i d ed t o u s e t h e A E R M O D t u rb u l en ce p ro fi l es fo r

d et ermi n i n g d i s p ers i o n rat es

, w h i ch i s t h e mo s t re cen t ap p ro ach t o d i s p ers i o n i n E P A

- ap p ro v ed

reg u l at o ry mo d el i n g

. In ad d i t i o n

, t u rb u l en ce ad v ect i o n i s i n cl u d ed

. Fo r ad d i t i o n al d et ai l s o n

t h es e fe at u res

, s ee Sci r e et al

. (2 0 0 5 ).

O v er wa t er a n d Co a s t a l In t er a ct i o n E f f

ect s : B ecau s e t h e C A L M E T met eo ro l o g i cal mo d el

co n t ai n s b o t h o v er w at er an d o v e rl an d b o u n d ary l ay er al g o ri t h ms

, t h e effe ct s o f w at er b o d i es o n

p l u me t ran s p o rt

, d i s p ers i o n

, an d d ep o s i t i o n can b e s i mu l at ed w i t h C A L P U FF

. T h e p u ff

fo rmu l at i o n o f C A L P U F F i s d es i g n ed t o h an d l e s p at i al ch an g es i n met eo ro l o g i cal an d d i s p ers i o n

co n d i t i o n s

, i n cl u d i n g t h e ab ru p t ch an g es t h at o ccu r at t h e co as t l i n e o f a maj o r b o d y o f w at er

.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 1 6 D r y D ep o s i t i o n : A res i s t an ce mo d el i s p ro v i d ed i n CA L P U F F fo r t h e co mp u t at i o n o f d ry

d ep o s i t i o n rat es o f g as es an d p art i cu l at e mat t er as a fu n ct i o n o f g eo p h y s i cal p ara met ers

,

met eo ro l o g i cal co n d i t i o n s

, an d p o l l u t an t s p eci es

. Fo r p art i cl es

, s o u rce

- s p eci fi c mas s d i s t ri b u t i o n s

may b e p ro v i d ed fo r u s e i n t h e res i s t an c e mo d el

. O f p art i cu l ar i n t eres t fo r B A RT an al y s es i s t h e

ab i l i t y t o s ep arat el y mo d el t h e d ep o s i t i o n o f fi n e p a r t i cu l at e mat t er (< 2

. 5 μ m d i a met e r) f ro m

co ars e p art i cu l at e mat t er (2

. 5

- 1 0 μ m d i a met e r).

W

i n d S h ea r E f f

ect s : C A L P U F F co n t ai n s an o p t i o n al p u ff s p l i t t i n g al g o ri t h m t h at al l o w s v ert i cal

w i n d s h ear ef fect s acro s s i n d i v i d u al p u ffs t o b e s i mu l at ed

. D i ff eren t i al rat es o f d i s p ers i o n an d

t ran s p o rt amo n g t h e “n ew ” p u ffs g en e rat ed fro m t h e o ri g i n al

, w el l

- mi x ed p u ff c an s u b s t an t i al l y

i n creas e t h e ef fec t i v e rat e o f h o ri zo n t al s p read o f t h e mat eri al

. Pu ffs may al s o b e s p l i t i n t h e

h o ri zo n t al w h en t h e p u ff s i ze b e co mes l arg e rel at i v e t o t h e g ri d s i ze, t o acco u n t fo r w i n d s h ear

acro s s t h e p u ffs

.

W

et D ep o s i t i o n : A n e mp i ri cal s cav en g i n g co e ffi ci en t a p p ro ac h i s u s ed i n C A L P U FF t o co mp u t e

t h e d ep l et i o n an d w et d ep o s i t i o n fl u x es d u e t o p r eci p i t at i o n s cav en g i n g

. T h e s cav en g i n g

co effi ci en t s ar e s p eci fi ed as a fu n ct i o n o f t h e p o l l u t an t an d p reci p i t at i o n t y p e (i

. e.

, fro z en v s

.

l i q u i d p reci p i t at i o n ).

Ch e m i ca l Tr a n s f

o r m a t i o n : C A L P U F F i n cl u d es o p t i o n s fo r p ara met e ri zi n g ch e mi cal

t ran s fo rm at i o n effect s u s i n g t h e fi v e s p eci es s ch eme (S O 2 , S O 4 =

, N O

x , H N O 3 , an d N O 3 - )

emp l o y ed i n t h e ME S O P U F F II mo d el o r a s et o f u s er

- s p eci fi ed

, d i u rn al l y

- v ary i n g t ran s fo rmat i o n

rat es

. T h e ME S O P U F F II s ch e me i s re co m men d ed b y I W A Q M. It p ro d u ces s e co n d ary fi n e

p art i cu l at e mat t er (s u l fat e an d n i t rat e) fro m emi s s i o n s o f S O 2 an d N O

x an d t h u s al l o w s an al y s es

o f v i s i b i l i t y i mp act s

. A mb i en t o zo n e co n cen t r at i o n s are u s ed i n t h e p ara met eri z ed ch e mi cal

t ran s fo rm at i o n mo d u l e as a s u r ro g at e fo r O H rad i c al s d u ri n g d ay l i g h t h o u rs

. A mb i en t a mmo n i a

co n cen t rat i o n s are u s ed t o g et h er w i t h a t emp erat u re an d rel at i v e h u mi d i t y

- d ep en d en t eq u i l i b ri u m

rel at i o n s h i p t o p art i t i o n n i t ri c aci d an d n i t rat e o n an h o u r

- b y

- h o u r an d re cep t o r

- b y

- r ecep t o r b as i s

.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 1 7 Ta bl e 3

- 2

. M a jo r F ea tur es o f th e C A L P U F F D i s per s i o n M o del

• S o u r c e t y p e s

- P o i n t s o u r c e s ( c o n s t a n t o r v a r i a b l e e m i s s i o n s )

- L i n e s o u r c e s ( c o n s t a n t o r v a r i a b l e e m i s s i o n s )

- V o l u m e s o u r c e s ( c o n s t a n t o r v a r i a b l e e m i s s i o n s )

- A r e a s o u r c e s ( c o n s t a n t o r v a r i a b l e e m i s s i o n s )

• N o n

- s t e a d y

- s t a t e e m i s s i o n s a n d m e t e o r o l o g i c a l c o n d i t i o n s

- G r i d d e d 3

- D f i e l d s o f m e t e o r o l o g i c a l v a r i a b l e s ( w i n d s

, t e m p e r a t u r e )

- S p a t i a l l y

- v a r i a b l e f i e l d s o f m i x i n g h e i g h t

, f r i c t i o n v e l o c i t y

, c o n v e c t i v e v e l o c i t y s c a l e

, M o n i n

- O b u k h o v l e n g t h

, p r e c i p i t a t i o n r a t e

- V e r t i c a l l y a n d h o r i z o n t a l l y

- v a r y i n g t u r b u l e n c e a n d d i s p e r s i o n r a t e s

- T i m e

- d e p e n d e n t s o u r c e a n d e m i s s i o n s d a t a f o r p o i n t

, a r e a

, a n d v o l u m e s o u r c e s

- T e m p o r a l o r w i n d

- d e p e n d e n t s c a l i n g f a c t o r s f o r e m i s s i o n r a t e s

, f o r a l l s o u r c e t y p e s

• I n t e r f a c e t o t h e E m i s s i o n s P r o d u c t i o n M o d e l ( E P M )

- T i m e

- v a r y i n g h e a t f l u x a n d e m i s s i o n s f r o m c o n t r o l l e d b u r n s a n d w i l d f i r e s

• E f f i c i e n t s a m p l i n g f u n c t i o n s

- I n t e g r a t e d p u f f f

o r m u l a t i o n

- E l o n g a t e d p u f f ( s l u g ) f o r m u l a t i o n

• D i s p e r s i o n c o e f f i c i e n t ( σ y , σ

z ) o p t i o n s

- D i r e c t m e a s u r e m e n t s o f σ

v a n d σ

w

- E s t i m a t e d v a l u e s o f σ

v a n d σ

w b a s e d o n s i m i l a r i t y t h e o r y

- - A E R M O D t u r b u l e n c e p r o f i l e s

- - O r i g i n a l t u r b u l e n c e p r o f i l e s

- P a s q u i l l

- G i f f o r d ( P G ) d i s p e r s i o n c o e f f i c i e n t s ( r u r a l a r e a s )

- M c E l r o y

- P o o l e r ( M P ) d i s p e r s i o n c o e f f i c i e n t s ( u r b a n a r e a s )

- C T D M d i s p e r s i o n c o e f f i c i e n t s ( n e u t r a l / s t a b l e )

• V e r t i c a l w i n d s h e a r

- P u f f s p l i t t i n g

- D i f f e r e n t i a l a d v e c t i o n a n d d i s p e r s i o n

• P l u m e r i s e

- B u o y a n t a n d m o m e n t u m r i s e

- S t a c k t i p e f f e c t s

- B u i l d i n g d o w n w a s h e f f e c t s

- P a r t i a l p e n e t r a t i o n

- V e r t i c a l w i n d s h e a r

• B u i l d i n g d o w n w a s h

- H u b e r

- S n y d e r m e t h o d

- S c h u l m a n

- S c i r e m e t h o d

- P R I M E m e t h o d

• C o m p l e x t e r r a i n

- S t e e r i n g e f f e c t s i n C A L M E T w i n d f i e l d

- O p t i o n a l p u f f h e i g h t a d j u s t m e n t : I S C 3 o r " p l u m e p a t h c o e f f i c i e n t "

- O p t i o n a l e n h a n c e d v e r t i c a l d i s p e r s i o n ( n e u t r a l / w e a k l y s t a b l e f l o w i n C T D M P L U S )O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 1 8 Ta bl e 3

- 2

. M a jo r F ea tur es o f th e C A L P U F F D i s per s i o n M o del ( C o n t’d )

• S u b g r i d s c a l e c o m p l e x t e r r a i n ( C T S G o p t i o n )

- D i v i d i n g s t r e a m l i n e

, H d , a s i n C T D M P L U S :

- A b o v e H d , m a t e r i a l f l o w s o v e r t h e h i l l a n d e x p e r i e n c e s a l t e r e d d i f f u s i o n r a t e s

- B e l o w H d , m a t e r i a l d e f l e c t s a r o u n d t h e h i l l

, s p l i t s

, a n d w r a p s a r o u n d t h e h i l l

• D r y D e p o s i t i o n

- G a s e s a n d p a r t i c u l a t e m a t t e r

- T h r e e o p t i o n s :

- F u l l t r e a t m e n t o f s p a c e a n d t i m e v a r i a t i o n s o f d e p o s i t i o n w i t h a r e s i s t a n c e m o d e l

- U s e r

- s p e c i f i e d d i u r n a l c y c l e s f o r e a c h p o l l u t a n t

- N o d r y d e p o s i t i o n

• O v e r w a t e r a n d c o a s t a l i n t e r a c t i o n e f f e c t s

- O v e r w a t e r b o u n d a r y l a y e r p a r a m e t e r s ( C O A R E a l g o r i t h m o r O C D

- b a s e d m e t h o d )

- A b r u p t c h a n g e i n m e t e o r o l o g i c a l c o n d i t i o n s

, p l u m e d i s p e r s i o n a t c o a s t a l b o u n d a r y

- P l u m e f u m i g a t i o n

• C h e m i c a l t r a n s f o r m a t i o n o p t i o n s

- P s e u d o

- f i r s t

- o r d e r c h e m i c a l m e c h a n i s m f o r S O 2 , S O =

4 , N O

x , H N O 3 , a n d N O 3 ( M E S O P U F F I I m e t h o d )

- P s e u d o

- f i r s t

- o r d e r c h e m i c a l m e c h a n i s m f o r S O 2 , S O =

4 , N O

, N O 2 , H N O 3 , a n d N O 3 ( R I V A D / A R M 3 m e t h o d )

- U s e r

- s p e c i f i e d d i u r n a l c y c l e s o f t r a n s f o r m a t i o n r a t e s

- N o c h e m i c a l c o n v e r s i o n

• We t R e m o v a l

- S c a v e n g i n g c o e f f i c i e n t a p p r o a c h

- R e m o v a l r a t e a f u n c t i o n o f p r e c i p i t a t i o n i n t e n s i t y a n d p r e c i p i t a t i o n t y p e

3

. 1

. 3 Ma j o r F ea t ur es o f P o s t p r o ces s o r s (C A L P O S T a nd P O S T U T I

L

)

T h e t w o m ai n p o s t p ro ces s o rs o f i n t eres t fo r B A R T ap p l i cat i o n s are t h e C A L P O S T an d

P O S T U T I L p ro g ra ms

. C A L P O S T i s u s ed t o p ro ces s t h e C A L P U FF o u t p u t s

, p ro d u ci n g

t ab u l at i o n s t h at s u mmari z e t h e res u l t s o f t h e s i mu l at i o n s

, i d en t i fy i n g

, fo r ex a mp l e, t h e h i g h es t an d

s eco n d

- h i g h es t h o u rl y

- av erag e co n cen t rat i o n s at eac h recep t o r. W h en p er fo rmi n g v i s i b i l i t y

rel at ed mo d el i n g

, C A L P O S T u s es co n c en t rat i o n s fro m C A L P U F F t o co mp u t e l i g h t ex t i n ct i o n

an d rel at ed me as u res o f v i s i b i l i t y (h aze i n d ex i n d eci v i ew s ), rep o rt i n g t h es e fo r a 2 4

- h o u r

av erag i n g t i m e.

T h e CA L PO S T p ro ces s o r c o n t a i n s s e v era l o p t i o n s f o r ev al u a t i n g v i s i b i l i t y i mp a ct s

, i n c l u d i n g t h e

met h o d d e s cr i b e d i n t h e BA RT g u i d a n ce, w h i ch u s e s mo n t h l y av era g e rel a t i v e h u mi d i t y v al u es

.

CA L P O S T co n t a i n s i mp l emen t at i o n s o f t h e I W A Q M

- reco mm en d ed an d F L A G

- re co m men d ed

v i s i b i l i t y t ech n i q u es an d ad d i t i o n a l o p t i o n s t o ev al u at e t h e i m p act o f n a t u ra l w eat h er ev e n t s (fo g

,

rai n a n d s n o w ) o n b ac k g r o u n d v i s i b i l i t y a n d v i s i b i l i t y i m p act s fr o m mo d e l e d s o u rce s

.

T h e P O S T U T I L p ro ces s o r i s a p ro g ra m t h at al l o w s t h e cu mu l at i v e i mp act s o f mu l t i p l e s o u rces

fro m d i ffer en t s i mu l at i o n s t o b e s u mm ed

, can co m p u t e t h e d i ffe ren ce b et w e en t w o s et s o fO v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 1 9 p red i ct ed i mp a ct s (u s efu l fo r ev al u a t i n g t h e b en efi t s o f B A R T co n t ro l s ), an d co n t ai n s a ch emi s t ry

mo d u l e t o ev al u at e t h e eq u i l i b ri u m rel at i o n s h i p b et w een n i t ri c aci d an d n i t rat e aero s o l s

. T h i s

cap ab i l i t y al l o w s t h e p o t en t i al n o n

- l i n ear e ffe ct s o f a mmo n i a s cav en g i n g b y s u l fat e an d n i t rat e

s o u rces t o b e ev al u at ed i n t h e fo r mat i o n o f n i t rat e fro m an i n d i v i d u al s o u rce. C A L P U F F mak es

t h e fu l l amb i en t am mo n i a co n cen t r at i o n av ai l ab l e t o ea ch p u ff w i t h o u t reg ard fo r an y s c av en g i n g

b y o t h er p u ffs

. PO ST U T I L co rr ect s fo r s u ch s cav en g i n g w h en t h e p u ffs g en erat ed b y t h e

C A L P U FF mo d el o v erl ap

, as co u l d b e t h e cas e fo r a s i n g l e s o u rce w h en t h e w i n d s p eed i s l o w

, o r

w h en n i t rat e fo rm at i o n i s t o b e at t ri b u t ed t o ea ch o f s ev eral s o u rc es t h at are i n a cl u s t er an d w h o s e

p l u mes o v erl ap

,

P O S T U T I L w i l l al s o co mp u t e t h e i mp act s o f i n d i v i d u al s o u rces o r g ro u p s o f s o u r ces o n s u l fu r

an d n i t ro g en d ep o s i t i o n i n t o aq u at i c, fo res t an d co as t al eco s y s t ems

. T h e p o s t p ro ces s o r al l o w s t h e

ch an g es i n d ep o s i t i o n fl u x es res u l t i n g fro m ch an g es i n emi s s i o n s t o b e q u an t i fi ed

. Fo r ex amp l e

t h e o u t p u t o f P O S T U T I L an d C A L P O S T c an b e u s ed a s i n p u t i n t o an A ci d N eu t ral i zi n g Cap a ci t y

(A N C) an al y s i s

, o r fo r co mp ari s o n t o D ep o s i t i o n A n al y s i s T h res h o l d s ( D A T s )

.



### 3. 2 D i s c u s s i on of C A L P U F F A p p l i c ab i l i t y an d L i m i t at i on s

3

. 2

. 1 T r a ns p o r t a nd D i ff

u s i o n

A c co rd i n g t o t h e IW A Q M Ph as e 2 r ep o rt (p ag e 1 8 )

, “C A L P U F F i s reco mm en d ed fo r t ran s p o rt

d i s t an ces o f 2 0 0 k m o r l es s

. U s e o f C A L P U F F fo r ch a r act eri zi n g t ran s p o rt b ey o n d 2 0 0 t o 3 0 0 k m

s h o u l d b e d o n e c au t i o u s l y w i t h an a w ar en es s o f t h e l i k e l y p ro b l ems i n v o l v ed

. ” 6

I W A Q M ’s 2 0 0

- k m l i mi t at i o n d eri v es fro m t h e o b s e rv a t i o n t h at

, w h en co mp ared t o t h e d at a o f t h e

Cro s s A p p al ach i an T ra cer E x p eri men t ( C A P T E X ), t h e b as i c co n fi g u rat i o n o f C A L P U F F

o v eres t i mat ed i n ert t r ace r co n c en t rat i o n s b y fact o rs o f 3 t o 4 at rec ep t o rs t h at w ere 3 0 0 t o 1 0 0 0

k m fro m t h e s o u rce

. T h e ap p a ren t reas o n w as i n s u ffi ci en t h o ri zo n t al d i s p ers i o n o f t h e s i mu l at ed

p l u me, p r es u mab l y b ec au s e an act u al l arg e p l u m e d o es n o t remai n co h eren t i n t h e p res en c e o f

v ert i cal w i n d s h ears t h at t y p i cal l y o ccu r

, es p eci al l y d u ri n g t h e n i g h t

, an d o f h o ri zo n t al w i n d

s h ears o v er t h e l a rg e p u f fs t h at ari s e o v e r l o n g t ran s p o rt d i s t an ces

.

T o b et t er rep r es en t s u ch s i t u at i o n s

, an o p t i o n al p u ff s p l i t t i n g al g o ri t h m h as s i n ce b een ad d ed t o

C A L P U FF t o s i mu l at e w i n d s h ear ef f ect s a cro s s a w el l

- mi x ed i n d i v i d u al p u ff b y d i v i d i n g t h e

p u ff h o ri zo n t al l y an d v ert i cal l y i n t o t w o o r mo r e p i ece s

. D i f fer en t i al rat es o f t ran s p o rt a mo n g t h e

n ew p u ffs t h u s g en erat ed c an i n cr eas e t h e h o ri zo n t al s p read o f t h e mat e ri al i n t h e p l u me d u e t o

v e rt i cal w i n d s p eed s h ear an d w i n d d i rect i o n s h ear. T h e h o ri zo n t al p u ff s p l i t t i n g al g o ri t h m i s

6 T h e I W A Q M p r e s e n t a t i o n a t E P A ’ s 6 t h M o d e l i n g C o n f e r e n c e p r o v i d e s t h e b a c k g r o u n d f o r t h i s r e c o m m e n d a t i o n :

“ T h e I W A Q M c o n c l u d e s t h a t C A L P U F F b e r e c o m m e n d e d a s p r o v i d i n g u n b i a s e d e s t i m a t e s o f c o n c e n t r a t i o n

i m p a c t s f o r t r a n s p o r t d i s t a n c e s o f o r d e r 2 0 0 k m a n d l e s s

, a n d f o r t r a n s p o r t t i m e s o f o r d e r 1 2 h o u r s o r l e s s

. F o r

l a r g e r t r a n s p o r t t i m e s a n d d i s t a n c e s

, o u r e x p e r i e n c e t h u s f a r i s t h a t C A L P U F F t e n d s t o u n d e r e s t i m a t e t h e

h o r i z o n t a l e x t e n t o f t h e d i s p e r s i o n a n d h e n c e t e n d s t o o v e r e s t i m a t e t h e s u r f a c e

- l e v e l c o n c e n t r a t i o n m a x i m a

. T h i s

d o e s n o t p r e c l u d e t h e u s e o f C A L P U F F f o r t r a n s p o r t b e y o n d 3 0 0 k m

, b u t i t d o e s s u g g e s t t h a t r e s u l t s i n s u c h

i n s t a n c e s b e u s e d c a u t i o u s l y a n d w i t h s o m e u n d e r s t a n d i n g

. ” ( F r o m p a g e D

- 1 2 o f t h e I W A Q M P h a s e 2 r e p o r t

. )O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 2 0 d es i g n ed t o al l o w l arg e p u ffs t h at may g ro w t o b e s ev eral g ri d cel l s o r mo re i n s i ze t o s p l i t i n t o

s mal l er p u ffs t h at can t h en mo re accu r at el y res p o n d t o v ari at i o n s i n t h e l o cal w i n d fi el d acro s s t h e

o ri g i n al l arg e p u ff. T h i s w i l l al s o t en d t o i n creas e h o ri zo n t al d i s p ers i o n o f t h e p l u me. Si n ce t h e

creat i o n o f ad d i t i o n al p u ffs v i a p u ff s p l i t t i n g w i l l i n creas e t h e co mp u t at i o n al req u i re men t s o f t h e

mo d el

, p o s s i b l y s u b s t an t i al l y

, p u ff s p l i t t i n g i s n o t en ab l ed b y d efau l t

, b u t can b e t u rn ed o n at t h e

o p t i o n o f t h e u s er

. Pu ff s p l i t t i n g may b e ap p ro p ri at e f o r t ran s p o rt d i s t an ces o v er 2 0 0 t o 3 0 0 k m,

o r p o s s i b l y o v er s h o rt er d i s t an c es i n co mp l ex t e rrai n

.

T u rn i n g t o t h e s h o r t er d i s t an ce en d o f t h e t ran s p o rt ran g e, t h e C A L P U F F s ect i o n o f A p p en d i x A

o f t h e G u i d el i n e o n A i r Q u a l i t y M o d el s (4 0 CF R 5 1

, A p p en d i x W ) s t at es

, “C A L P U FF i s i n t en d ed

fo r u s e o n s cal es fro m t en s o f m et ers fro m a s o u rce t o h u n d red s o f k i l o met ers

. ” T h i s i s s u p p o rt ed

b y t h e IW A Q M Ph as e 2 rep o rt

, w h i ch i n d i cat es t h at t h e d i ffu s i o n al g o ri t h ms i n CA L P U FF w ere

d es i g n ed t o b e s u i t ab l e fo r b o t h s h o rt an d l o n g d i s t an ces

. In t h i s reg ard

, C A L P U FF d o es co n t ai n

al g o ri t h ms fo r s u ch n ear

- fi el d ef fect s as p l u me ri s e, b u i l d i n g d o w n w as h

, an d t err ai n i mp i n g e men t

an d i n cl u d es ro u t i n es t h at d eal w i t h t h e co mp u t at i o n al d i ffi cu l t i es en co u n t ered w h en ap p l y i n g a

p u ff mo d el i n t h e fi el d n ea r t o a s o u rc e.

T h e reco m men d at i o n s fo r r eg u l at o ry u s e i n A p p en d i x A o f t h e G u i d el i n e o n A i r Q u a l i t y M o d el s

s t at e, “C A L P U F F i s ap p ro p ri at e fo r l o n g ran g e t ra n s p o rt (s o u rce

- rec ep t o r d i s t an ce o f 5 0 t o

s ev eral h u n d red k i l o met e rs )”, b u t p ro v i s i o n s fo r u s i n g C A L P U FF i n t h e n e ar

- fi el d i n “co mp l ex

fl o w ” s i t u at i o n s are al s o i n cl u d ed i n t h e reg u l at o ry g u i d an ce

. Co mp l ex fl o w s i t u at i o n s may

i n cl u d e co mp l ex t errai n

, co as t al ar eas

, s i t u at i o n s w h ere p l u me fu mi g at i o n i s l i k el y

, an d ar eas

w h e re s t ag n at i o n

, fl o w rev e rs al s

, reci r cu l at i o n o r s p at i al v ari ab i l i t y i n w i n d fi el d s (e. g

. , as d u e t o

ch an g es i n v al l ey o ri en t at i o n ) ar e i mp o rt an t

.

T h e t rac er s t u d i es w i t h w h i ch C A L P U FF t ran s p o rt an d d i ffu s i o n cap ab i l i t i es w ere ev al u at ed i n

t h e IW A Q M Ph as e 2 rep o rt w e re g en e ral l y o v er d i s t an ces g reat er t h an 5 0 k m. Mo re r ecen t l y

,

ad d i t i o n al s t u d i es o f mo d el p e rfo r man c e h av e b e en p er fo rmed at s h o rt e r d i s t an ces

, i n cl u d i n g at a

p o w e r p l an t i n N ew Y o rk s t at e i n co mp l ex t errai n (at s o u rce

- rec ep t o r d i s t an ces o f 2 t o 8

. 5 k m)

an d a s eco n d p o w e r p l an t i n Il l i n o i s i n s i mp l e t er rai n ( a t s o u rce

- r ecep t o r d i s t an ces i n a rcs r an g i n g

fro m 0

. 5 k m t o 5 0 k m f ro m t h e s t ack ) ( St ri m ai t i s et al

. , 1 9 9 8 ). O t h er C A L P U FF ev al u at i o n

s t u d i es o v er s h o rt

- d i s t an ces i n cl u d e o n es b y Ch an g et al

. (2 0 0 1 ) an d Mo rri s o n et al

. (2 0 0 3 )

.

T h es e s t u d i es d emo n s t rat e g o o d mo d el p erfo rm an ce o v er s o u rce

- rec ep t o r d i s t an ces fro m a f e w

h u n d red m et ers t o 5 0 k m

.

A n i mp o rt an t f act o r i n t h e p erfo r man ce o f C A L P U FF i s t h e ch o i ce o f d i s p ers i o n co effi ci en t s

. T h e

E P A h as d efi n ed t h e " reg u l at o ry d efau l t " o p t i o n i n C A L P U F F t o al l o w ei t h er Pas q u i l l

- G i f fo rd

(P G ) o r t u rb u l en ce

- b as ed d i s p ers i o n co ef fi ci en t s

. C A L P U F F h as b e en ev al u at ed an d s h o w n t o

p erfo r m b et t er u s i n g t u rb u l en ce

- b as ed d i s p ers i o n f o r t al l s t ack s (St ri mai t i s et al

, 1 9 9 8 ).

C A L P U FF w i t h t u rb u l en ce

- b as ed d i s p ers i o n h as al s o b een ev al u at ed fo r o v e r w at er t r an s p o rt an d

co as t al s i t u at i o n s (Sc i re et al

. , 2 0 0 5 )

. In m an y o t h er s t u d i es

, i n cl u d i n g A E RM O D ev al u at i o n

s t u d i es co n d u ct ed b y E P A

, t h e u s e o f P G

- d i s p ers i o n

, o r mo re s p eci fi c al l y t h e l ack o f a co n v ect i v e

p ro b ab i l i t y d en s i t y fu n ct i o n (p d f) mo d u l e, h as b een d e mo n s t rat ed t o res u l t i n u n d erp red i ct i o n o f

p eak co n c en t rat i o n s

.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 2 1 In N o v emb er 2 0 0 5

, E P A ap p ro v ed t h e A E R M O D mo d el

, w h i ch rel i es o n t u rb u l en ce

- b as ed

d i s p ers i o n

, as a reg u l at o ry G u i d el i n e Mo d el 7

. T h e ISC S T 3 mo d el an d i t s PG d i s p ers i o n

co effi ci en t s are b ei n g p h as ed o u t as an ac cep t ab l e reg u l at o ry ap p ro ach

. H o w ev e r, E P A Reg i o n

IV h as i n d i cat ed t h at t h e ap p l i cat i o n o f t u rb u l en ce

- b as ed d i s p ers i o n co effi ci en t s i n CA L P U F F

n eed s t o b e fu rt h er d e mo n s t rat ed b efo re t h ey a re ap p ro v ed fo r B A R T ap p l i cat i o n

. T h ey w i l l

co n s i d er accep t i n g t h e u s e o f t u rb u l en ce d i s p ers i o n co effi ci en t s o n a cas e

- b y

- c as e b as i s fo r

s o u rces t h at a re cl o s e t o Cl as s I ar eas

.

Fo r reg i o n al h a ze l i g h t ex t i n ct i o n cal cu l at i o n s

, u s e o f a p l u me

- s i mu l at i n g mo d el s u ch as

C A L P U FF i s ap p ro p ri at e o n l y w h en t h e p l u m e i s s u ffi ci en t l y d i ffu s e t h at i t i s n o t v i s u al l y

d i s cern i b l e as a p l u me p er s e

, b u t n ev ert h el es s i t s p re s en ce co u l d al t er t h e v i s i b i l i t y t h ro u g h t h e

b ack g ro u n d h az e. T h e I W A Q M Ph as e 2 rep o rt s t at es t h at s u ch co n d i t i o n s o ccu r s t art i n g 3 0 t o 5 0

k m fro m a s o u rc e. In t h i s l i g h t

, t h e B A R T g u i d an ce s t ro n g l y reco mmen d s u s i n g CA L P U F F fo r

s o u rce

- re cep t o r d i s t an ces g re at er t h an 5 0 k m b u t al s o p res en t s C A L P U FF as an o p t i o n t h at can b e

co n s i d ered fo r s h o rt er t ran s p o rt d i s t an ces

.

A s d i s cu s s ed ab o v e, t h er e d o n o t ap p ear t o b e an y s ci en t i fi c reas o n s w h y C A L P U FF c an n o t b e

u s ed fo r ev en s h o rt er t r an s p o rt d i s t an ces t h an 3 0 k m, t h o u g h

, as l o n g as t h e s cal e o f t h e p l u m e i s

l arg er t h an t h e s cal e o f t h e o u t p u t g ri d s o t h at t h e m ax i mu m co n cen t rat i o n s an d t h e w i d t h o f t h e

p l u me ar e ad eq u at el y rep res en t ed a n d s o t h at t h e s u b

- g ri d d et ai l s o f p l u me s t ru ct u re can b e

i g n o red w h en es t i mat i n g eff ect s o n l i g h t ex t i n ct i o n

. T h e s t an d ard 1

- k m o u t p u t g ri d t h at h as b een

es t ab l i s h ed fo r Cl as s I area an al y s es s h o u l d s erv e d o w n t o s o u rce

- r ecep t o r d i s t an ces s o me w h at

u n d er 3 0 k m; h o w mu ch cl o s er t h an 3 0 k m w i l l d ep en d o n t h e t o p o g rap h y an d met eo ro l o g y o f t h e

area an d s h o u l d b e ev al u at ed o n a cas e

- b y

- cas e b as i s

. Fo r ex t re mel y s h o rt t ran s p o rt d i s t an ces

,

d ep i ct i o n o f t h e co n cen t rat i o n d i s t ri b u t i o n w i l l req u i re a g ri d t h at i s fi n er t h an 1 k m. (Fo r

refer en ce

, t h e w i d t h o f a G au s s i an p l u me, 2 σ y , i s ro u g h l y 1 k m aft er 1 0 k m o f t rav el d i s t an ce,

as s u mi n g Pas q u i l l

- G i ffo rd d i s p ers i o n rat es u n d e r n eu t r al co n d i t i o n s

. )

A s an ad d i t i o n al co n s i d erat i o n

, i f t h e p l u me w i d t h i s s mal l co mp ared t o t h e v i s u al ran g e, t h e

at mo s p h eri c ex t i n ct i o n al o n g a t y p i cal s i g h t p at h o f t e n s o f k i l o met ers t h ro u g h t h e p l u me w i l l b e

i n h o mo g en eo u s an d t h e s i mp l e C A L P O S T p o i n t es t i mat e o f reg i o n al l i g h t ex t i n ct i o n at a recep t o r

p o i n t w i l l n o t b e co rr ect

. H o w ev e r, t h e eff ect o f av e rag i n g l i g h t ex t i n ct i o n es t i mat es fo r 2 4 h o u rs

,

d u ri n g w h i ch t h e p l u me l o cat i o n s h i ft s o v er v ari o u s recep t o r p o i n t s

, i s l i k el y t o mi t i g at e t h i s

p ro b l em t o s o me d eg re e an d s u g g es t s t h at u s i n g C A L P U FF at d i s t an ces u n d er 3 0 k m w i l l o ft en b e

ap p ro p ri at e. Fo r t h e n ar ro w p l u mes t h at res u l t fro m s h o rt t ran s p o rt d i s t an ces

, t h o u g h

, t h e mo d el ed

p eak 2 4

- h r av erag e ex t i n ct i o n at a recep t o r w i l l t en d t o o v ers t at e t h e effect o f t h e s o u rce o n

reg i o n al h az e.

7 R e v i s i o n t o t h e G u i d e l i n e o n A i r Q u a l i t y M o d e l s : A d o p t i o n o f a P r e f

e r r e d G e n e r a l P u r p o s e ( F l

a t a n d C o m p l e x

T

e r r a i n ) D i s p e r s i o n M o d e l a n d O t h e r R e v i s i o n s ; F i n a l R u l e

. 7 0 F R 6 8 2 1 8

- 6 8 2 6 1

. 9 N o v e m b e r 2 0 0 5

.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 2 2 T h e U

. S. E P A h as s u g g es t ed t h at t h e p l u me v i s i b i l i t y mo d el

, P L U V U E

- II

, co u l d b e u s ed i n l i eu

o f C A L P U FF fo r s i mu l at i n g v i s i b i l i t y effect s at s u ch s h o rt d i s t an ces

. 8 PL U V U E

- II i s a G au s s i an

mo d el t h at s i mu l at es t h e d i s p ers i o n

, ch emi c al co n v er s i o n

, an d o p t i cal effect s o f e mi s s i o n s o f

p art i cl es

, S O 2 , an d N O

x f ro m a s i n g l e s o u rce. It s o u t p u t s i n cl u d e t h e d i s co l o rat i o n o f t h e s k y b y

t h e p l u me (s o cal l ed “p l u m e b l i g h t ”) an d t h e e ffe ct o f t h e p l u me o n v i s i b i l i t y al o n g u s er

- s el ect ed

s i g h t p at h s t h at p as s t h ro u g h t h e p l u me. T h e i mp act s o f t h e p l u me o n v i s i b i l i t y d ep e n d n o t o n l y

o n t h e p l u me co mp o s i t i o n

, b u t al s o o n t h e s i g h t p at h ch o s en an d i t s d i rect i o n rel at i v e t o t h e ax i s

o f t h e p l u me an d t h e l o cat i o n o f t h e s u n

. It i s n ’t cl ear h o w s u ch s i g h t

- p at h d ep en d en t res u l t s co u l d

b e co mp a red t o t h e 0

. 5 an d 1

. 0 d eci v i e w t h re s h o l d s i n t h e B A R T g u i d an c e. Si n ce C A L P U FF i s

d es i g n ed t o b e u s efu l fo r s h o rt t ran s p o rt d i s t an ces (w i t h feat u res s u ch as t h e s i mu l at i o n o f p l u me

d o w n w as h cau s ed b y s t ru ct u res at t h e s o u rce), CA L P U F F s eems mo r e ap p ro p ri at e t h an

PL U V U E

- I I fo r ev al u at i n g s o u r c e i mp act at s h o rt d i s t a n ces fo r B A R T as s es s men t p u rp o s es

.

3

. 2

. 2 Aer o s o l Co ns t i t uent s

P

r i ma r y P M

2

. 5

A

p p en d i x A o f t h e G u i d el i n e o n A i r Q u a l i t y M o d el s (4 0 C FR 5 1

, A p p en d i x W ) s t at es t h at

C A L P U FF can t re at p ri mary p o l l u t an t s s u ch as PM 1 0

. In act u al i t y

, CA L P U F F can s i mu l at e PM 1 0

o r P M 2

. 5 o r s o me o t h er s i ze ran g e

, b e cau s e t h e as s u m e d s i ze d i s t ri b u t i o n o f t h e p art i cl es i s a u s er

i n p u t

. T h e s mal l e r t h e p art i cl es

, t h e mo re t h ey d i s p ers e l i k e an i n ert g as

. In mo s t c as es

, t h e

d i s p ers i o n o f i n ert PM 2

. 5 p art i cl es w i l l b e o n l y mi n u t el y d i fferen t fro m t h at o f an i n ert g as

, b u t t h e

b eh av i o r o f l arg er p art i cl es w i l l d i ff er.

A p art i cu l arl y i mp o rt an t co n t ri b u t o r t o P M co n cen t rat i o n s i s t h e rat e o f d ep o s i t i o n t o t h e s u rfac e.

PM 2

. 5 p art i cl es

, w h i ch h av e a mas s med i an d i a met er aro u n d 0

. 5 μ m, h av e an av er ag e n et

d ep o s i t i o n v el o ci t y o f ab o u t 1 cm/ mi n (o r ab o u t 1 4 m/ d ay ) an d t h u s t h e d ep o s i t i o n o f fi n e

p art i cl es i s u s u al l y n o t s i g n i fi can t ex cep t fo r g ro u n d

- l ev el emi s s i o n s

. O n t h e o t h er h an d

, co ars e

p art i cl es (t h o s e P M 1 0 p art i cl es l arg er t h an PM 2

. 5 ) h av e an av e rag e d ep o s i t i o n v el o ci t y o f mo re

t h an 1 m/ mi n (o r 1 4 4 0 m/ d ay ), w h i ch i s s i g n i fi can t

, ev e n fo r emi s s i o n s fro m el ev at ed s t ack s

.

C A L P U FF i n cl u d es p ara met ri c rep r es en t at i o n s o f p art i cl e an d g as d ep o s i t i o n i n t erms o f

at mo s p h eri c, d ep o s i t i o n l ay er, an d v eg et at i o n l ay er “res i s t an c es ” an d

, fo r p art i cl es

, t h e

g rav i t at i o n al s et t l i n g s p eed

. G rav i t at i o n al s et t l i n g

, w h i ch i s o f p art i cu l ar i mp o rt an ce fo r t h e co ars e

fract i o n o f P M 1 0 , i s acco u n t ed fo r i n t h e cal cu l at i o n o f t h e d ep o s i t i o n v el o ci t y

. E ffe ct s o f i n ert i al

i mp act i o n (i mp o rt an t fo r t h e u p p er p art o f t h e PM 1 0 d i s t ri b u t i o n ) an d Bro w n i an mo t i o n (i mp o rt an t

fo r s m al l

, s u b

- mi c ro n p art i cl es ) an d w et s c av en g i n g are al s o ad d res s ed

. T h e B A R T g u i d an ce

reco m men d s t h at fi n e p art i cu l at e mat t er (l es s t h an 2

. 5 μ m d i a met e r), w h i ch h as h i g h er l i g h t

ex t i n ct i o n effi ci en cy t h an co a rs e p art i cu l at e mat t er ( 2

. 5

- 1 0 μ m d i a met e rs ), s h o u l d b e t re at ed

s ep arat el y i n t h e mo d el

. C A L P U F F al l o w s fo r u s er

- s p eci fi ed s i ze cat eg o ri es t o b e t reat ed as

8 H o w e v e r

, f o r t h e r e a s o n s g i v e n i n t h i s p a r a g r a p h

, V I S T A S d o e s n o t r e c o m m e n d P L U V U E

- I I f o r B A R T

a p p l i c a t i o nO v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 2 3 s ep arat e s p eci es

, w h i ch i n cl u d es cal cu l at i n g s i ze

- s p eci fi c d ry d ep o s i t i o n v el o ci t i es fo r each s i ze

cat eg o ry

.

A p ri mary P M 2

. 5 emi s s i o n fro m co al

- fi red el ect ri c g en e rat i n g u n i t s (E G U s ) t h at i s o f rel ev an c e t o

v i s i b i l i t y cal cu l at i o n s i s t h at o f p ri mary s u l fat e. A l t h o u g h p ri mary s u l fat e e mi s s i o n s acco u n t fo r

o n l y a s mal l f ract i o n o f t h e t o t al s u l fu r e mi s s i o n s fro m s u ch s o u rc es

, i t may b e i mp o rt an t t o

s i mu l at e t h ei r effe ct w i t h C A L P U FF

, es p eci al l y at s h o rt er d i s t an ces b efo r e s i g n i fi can t fo r mat i o n

o f s eco n d a ry s u l fat e co n v ers i o n f r o m S O 2 h as t ak en p l a ce.

Sul fur D i o x i d e a nd Se co nd a r

y P a r t i cul a t

e S ul fa t e

T h e M E S O P U FF

- II ch e mi s t ry al g o ri t h m u s ed i n C A L P U F F 9

s i mu l at es t h e g as p h as e o x i d at i o n

o f s u l fu r d i o x i d e t o s u l fat e b y a l i n ear t ran s fo rmat i o n rat e t h at w as d ev el o p ed u s i n g reg res s i o n

rel at i o n s h i p s d eri v ed fro m t h e an al y s i s o f ch emi cal co n v ers i o n rat es p ro d u ced b y a co mp l ex

p h o t o ch emi cal b o x mo d el (s e e Sci r e et al

. , 1 9 8 4

, fo r a d es cri p t i o n o f t h e d ev el o p men t o f t h e

ch emi c al mo d u l e). A s i n al l e mp i ri cal l y

- d eri v ed mo d el s

, t h e rel at i o n s h i p s are b as ed o n eas i l y

co mp u t ed o r o b s erv ed p aram et ers t h at are u s ed as s u rro g at es fo r t h e fact o rs t h at co n t ro l SO 2

o x i d at i o n

.

T h e s u rro g at e fact o rs i n cl u d ed i n t h e p ar am et eri zed c h emi s t ry d u ri n g t h e d ay t i m e h o u rs i n cl u d e

s o l ar rad i at i o n i n t en s i t y

, am b i en t o zo n e co n cen t rat i o n

, an d at mo s p h eri c s t ab i l i t y cl as s

. Fo r

ex amp l e

, g as p h as e S O 2 o x i d at i o n i s a fu n ct i o n o f O H rad i cal co n cen t rat i o n s

. O zo n e

co n cen t rat i o n s are co rrel at ed w i t h O H rad i cal co n c en t rat i o n s d u ri n g d ay t i me h o u rs

, an d t h ei r u s e

i n t h e d ay t i me SO 2 co n v ers i o n rat e i n C A L P U FF i s b as ed o n t h i s co rrel at i o n rel at i o n s h i p

. T h e

p h i l o s o p h y i s t h at O H rad i cal meas u r em en t s are n o t av ai l ab l e an d can n o t eas i l y b e co mp u t ed

w i t h i n a mo d el l i k e CA L P U FF

, b u t o zo n e i s co mmo n l y meas u red t h ro u g h o u t t h e co u n t r y

, s o t h e

u s e o f t h e w el l

- k n o w n s u rro g at e v ari ab l e (o zo n e) i s mo re u s efu l i n t h e e mp i ri cal rel at i o n s h i p t h an

fact o rs t h at are u n k n o w n o r h av e a h i g h d eg ree o f u n cert ai n t y

. T h e s a me l o g i c ap p l i es t o t h e

o t h er v ari ab l es i n t h e rel at i o n s h i p

. T h ey are s u r ro g at es fo r fa ct o rs t h at t h e reg r es s i o n an al y s i s h as

s h o w n t o b e i mp o rt an t i n S O 2 o x i d at i o n rat es

. A t n i g h t

, t h e S O 2 co n v ers i o n i s s et t o a co n s t an t

l o w v al u e (d ef au l t i s 0

. 2 % / h r ). A q u eo u s p h as e o x i d a t i o n o f S O 2 i s rep res en t ed b y an ad d i t i v e

t erm t h at v ari es w i t h rel at i v e h u mi d i t y an d p eak s at 3 % / h r at 1 0 0 % rel at i v e h u mi d i t y

. C A L P U FF

rep res en t s t h e ch emi c al co n v ers i o n as a l i n ea r p ro ces s b ecau s e i t req u i res l i n ea r i n d ep en d en c e

b et w e en p u ffs

, al t h o u g h as ex p l ai n ed b el o w

, n o n

- l i n ear b eh av i o r i n n i t rat e fo rm at i o n can b e

mo d el ed

.

9 C A L P U F F o f f e r s t w o o p t i o n s f o r p a r a m e t e r i z i n g c h e m i c a l t r a n s f o r m a t i o n s : t h e 5 s p e c i e s ( S O 2 , S O 4 =

, N O

x , H N O 3 ,

a n d N O 3 - ) M E S O P U F F

- I I s y s t e m a n d t h e 6 s p e c i e s R I V A D s y s t e m ( w h i c h t r e a t s N O a n d N O 2 s e p a r a t e l y )

. I W A Q M r e c o m m e n d s u s i n g t h e M E S O P U F F

- I I s y s t e m w i t h C A L P U F F

. T h e R I V A D s y s t e m i s b e l i e v e d t o b e

m o r e a p p r o p r i a t e f o r c l e a n e n v i r o n m e n t s

, h o w e v e r

, a n d t h e r e f o r e w a s u s e d i n t h e S o u t h w e s t W y o m i n g R e g i o n a l

C A L P U F F A i r Q u a l i t y M o d e l i n g S t u d y i n 2 0 0 1

. F o r t h e V I S T A S r e g i o n

, t h e I W A Q M

- a n d F L M

- r e c o m m e n d e d

M E S O P U F F

- I I c h e m i s t r y i s m o s t a p p r o p r i a t e

.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 2 4 T h e I W A Q M Ph as e 2 rep o rt co n cl u d es t h at t h i s ch e mi s t ry al g o ri t h m i s ad eq u at e fo r rep r es en t i n g

t h e g as p h as e s u l f at e fo r mat i o n b u t t h at i t d o es n o t a d eq u at el y ac co u n t fo r t h e aq u eo u s p h as e

o x i d at i o n o f SO 2

. A ct u al aq u eo u s p h as e o x i d at i o n i n cl o u d s o r fo g can p ro ceed at rat es mu ch

g reat er t h an 3 % p er h o u r, l ead i n g I W A Q M t o s u g g es t t h at s u l fat e mi g h t b e u n d eres t i mat ed i n

s u ch s i t u at i o n s

. H o w ev er

, aq u eo u s p h as e o x i d at i o n d ep en d s o n l i q u i d w at er co n t en t

, n o t rel at i v e

h u mi d i t y

. In real i t y

, l i q u i d w at er d o es n o t ex i s t i n t h e at mo s p h ere at r el at i v e h u mi d i t y mu ch

b el o w 1 0 0 %

, w h i l e t h e C A L P U FF aq u eo u s re act i o n t erm p ro d u ces s u l fat e at l o w er r el at i v e

h u mi d i t y

. T h i s can l ead CA L P U F F t o o v eres t i mat e s u l fat e co n cen t rat i o n s w h en t h e h u mi d i t y i s

h i g h b u t t h e cl o u d w at er t h at en ab l es aq u eo u s co n v ers i o n i s n o t p res en t

. T h erefo re, t h e d i rect i o n

o f t h e b i as i n t h e aq u eo u s ch e mi s t ry s i mu l at i o n o f s u l fa t e fo r mat i o n can v ary

.

O t h er p o t en t i al s o u rces o f e rro r i n t h e s u l fat e fo r mat i o n mech an i s m o f C A L P U F F i n cl u d e (1 )

o v eres t i mat i o n o f s u l fat e fo rmat i o n w h en N O

x co n cen t rat i o n s i n t h e p l u me are h i g h an d i n

act u al i t y t h ey d ep l et e t h e l o cal av ai l ab i l i t y o f o zo n e an d h y d ro g en p ero x i d e fo r o x i d i zi n g t h e SO 2 ;

an d (2 ) l a ck o f d i rect co n s i d erat i o n o f t h e ef fect o f t e mp erat u r e o n t h e co n v ers i o n rat es

, w h i ch

may c au s e t h e mo d el t o o v ers t at e s u l fat e fo rm at i o n o n co l d d ay s (b el o w 1 0 C o r 5 0 ° F) ( Mo rri s et

al

. , 2 0 0 3 ). H o w ev e r, i n C A L P U FF

, t h e effect s o f t em p erat u re ar e, t o s o me d eg ree

, co mp en s at ed

fo r i n d i rect l y b y t h e u s e o f t h e s o l ar rad i at i o n s u rro g at e v ari ab l e i n t h e emp i ri cal co n v ers i o n

eq u at i o n s

.

W h et h er t h es e p o t en t i al erro rs are i mp o rt an t w i l l d ep e n d o n t h e s et t i n g

. Fo r ex amp l e

, Fi g u re 3

- 2

s h o w s a co mp ari s o n o f p r ed i ct ed an d o b s e rv ed 2 4

- h o u r s u l fat e co n c en t rat i o n s

, d u e t o a l arg e

n u mb er o f S O 2 s o u rces

, at t h e Pi n ed al e I MP R O V E s i t e i n W y o mi n g fo r t h e 1 9 9 5 p eri o d (Sci re et

al

. , 2 0 0 1 ). O v eral l

, i n t h i s cas e t h e re w as v ery l i t t l e b i as i n t h e s u l fat e p red i ct i o n s

. W h et h er

C A L P U FF p r ed i ct i o n s w o u l d co mp a re as w el l w i t h me as u rem en t s i n t h e So u t h eas t remai n s t o b e

s een

.

C A L P U FF d o es n o t i d en t i fy t h e ch e mi cal fo r m o f t h e s u l fat e co mp o u n d t h at res u l t s fro m i t s

react i o n s

, w h i ch w i l l g en eral l y b e s o me fo r m o f am mo n i at ed s u l fat e w h o s e d eg r ee o f

n eu t ral i zat i o n w i l l d ep en d o n t h e av ai l a b i l i t y o f a mmo n i a i n t h e at mo s p h ere

. T h i s co n s i d er at i o n

,

w h i ch h as b e en fo u n d t o b e r el ev an t fo r c al cu l at i n g l i g h t ex t i n ct i o n i n t h e V IS T A S r eg i o n

, i s n o t

ad d res s ed b y C A L P U F F o r C A L P O S T

.

In mo s t ap p l i cat i o n s

, t h e o zo n e co n cen t rat i o n s req u i re d fo r t h e s u l f at e fo rm at i o n cal cu l at i o n s are

d eri v ed fro m amb i en t me as u re men t s

, al t h o u g h co n cen t rat i o n s s i mu l at ed b y reg i o n al mo d el s c an

b e u s ed

.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 2 5 F i g ur e 3

- 2

. O bs erv ed v s

. C A L P U F F

- pre di ct ed 2 4

- h o ur s ul fa te co n cen tra ti o ns a t t he I M P R O V E

m o ni to ri ng s i t e i n P i ne da l e, Wy o m i ng fo r 1 9 9 5

.

N

O

x a nd S eco nd a r

y Am mo ni u m N i t

r a t e

T h e M E S O P U F F

- II ch e mi s t ry al g o ri t h m u s ed i n C A L P U F F s i mu l at es t h e o x i d at i o n o f N O

x t o

n i t ri c aci d an d o rg an i c n i t rat es (b o t h g as es ) b y t r an s fo rm at i o n rat es t h at d ep en d o n N O

x

co n cen t rat i o n

, amb i en t o zo n e co n cen t rat i o n

, an d at mo s p h eri c s t ab i l i t y cl as s d u ri n g t h e d ay

. T h e

co n v ers i o n rat e at n i g h t i s s et at t o a co n s t an t v al u e ( d efau l t i s 2

. 0 % / h r). T h e t e mp e rat u re

- an d

h u mi d i t y

- d ep en d en t eq u i l i b ri u m b et w een n i t ri c a ci d g as an d ammo n i u m n i t rat e p art i cl es i s t ak en

i n t o acco u n t w h en es t i mat i n g t h e am mo n i u m n i t rat e p art i cl e co n c en t rat i o n

, an eq u i l i b ri u m t h at

d ep en d s o n t h e amb i en t co n cen t rat i o n o f am mo n i a. T h e u s er s u p p l i es t h e v al u e o f t h e amb i en t

co n cen t rat i o n o f a mmo n i a

. C A L P U FF as s u m es t h at t h e s u l fat e r eac t s p ref eren t i al l y w i t h t h at

am mo n i a t o fo rm a m mo n i u m s u l fat e an d t h e l eft o v er am mo n i a i s av ai l ab l e t o fo rm a mmo n i u m

n i t rat e.

T h e I W A Q M Ph as e 2 rep o rt co n s i d ers t h at t h i s mech an i s m i s ad eq u at e fo r rep res en t i n g n i t rat e

ch emi s t ry

. Po t en t i al s i t u at i o n s w h ere t h i s as s u mp t i o n may n o t b e co rrect

, h o w ev e r, i n cl u d e (1 )

p l u mes w i t h h i g h co n cen t rat i o n s o f N O

x t h at d ep l et e t h e amb i en t o zo n e an d t h u s l i mi t t h eO v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 2 6 t ran s fo rm at i o n o f N O

x t o n i t ri c aci d i n t h e p l u me; an d (2 ) w h en a mb i en t t emp erat u re i s b el o w 1 0

C, an d t h u s t h e t ran s fo rmat i o n rat e i s mu ch s l o w er a n d t h e n i t rat e co n cen t rat i o n may b e l o w er

t h an t h at s i mu l at ed b y CA L P U FF ( Mo rri s et al

. , 2 0 0 3 ). In b o t h cas es

, C A L P U FF m ay

o v eres t i mat e t h e a mo u n t o f n i t rat e t h at i s p ro d u ced

. In p art i cu l ar, t h e i mp a ct o f am mo n i u m n i t rat e

co n cen t rat i o n s o n v i s i b i l i t y at Cl as s I areas i n t h e V IS T A S reg i o n i s g reat es t i n t h e w i n t er, w h en

t emp er at u res ar e l o w es t

, t h e n i t rat e co n c en t rat i o n s are t h e g reat es t

, an d t h e s u l fat e co n cen t rat i o n s

t en d t o b e t h e l eas t

. C A L P U FF may o v e rs t at e t h e i mp act s o f N O

x e mi s s i o n s at t h o s e t i mes

,

es p eci al l y i n t h e co l d er n o rt h ern s t at es

. T h i s p o t en t i al o v eres t i mat e o f n i t rat e w as n o t ev i d en t

,

h o w ev er, i n an ev al u at i o n o f C A L P U FF

- mo d el ed n i t r at e ag ai n s t act u al o b s erv at i o n al d at a i n t h e

W y o mi n g s t u d y

, as s h o w n i n Fi g u re 3

- 3 a ( Sci re et al

. , 2 0 0 1 ),

A n o t h er f act o r i n t h e cal cu l at i o n o f n i t rat e i s t h at C A L P U FF mak es t h e fu l l amo u n t o f t h e

b ack g ro u n d co n c en t rat i o n o f a m mo n i a av ai l ab l e t o ea ch p u ff, an d t h at amo u n t i s s c av en g ed b y

t h e s u l fat e i n t h e p u ff. If p u ffs o v er l ap

, t h en t h at ap p ro ach co u l d o v ers t at e t h e amo u n t o f

am mo n i u m n i t rat e t h at i s fo rmed i n t o t al i f, i n real i t y

, t h e co mb i n ed s cav en g i n g b y t h e

o v erl ap p i n g p u ffs at a l o cat i o n w o u l d d ep l et e t h e av ai l ab l e am mo n i a en o u g h t h at t h e co mb i n ed

n i t rat e fo rmat i o n w as l i mi t ed b y t h e av ai l ab i l i t y o f ammo n i a

. T h i s eff ect o f s u ch ammo n i a

l i mi t i n g can b e l arg e i n s u mmer; fo r a s o u r ce 7 5 k m w es t o f Ma mmo t h C av e N at i o n al Park

, o n e

mo d el i n g an al y s i s fo u n d t h e max i mu m l i g h t ex t i n ct i o n i mp act o f t h e s o u rce t o b e 7

. 4 % (ro u g h l y

0

. 7 4 d eci v i ew s ) at t h e p ark w h en C A L P U F F w as u s ed w i t h o u t co n s i d erat i o n o f ammo n i a l i mi t i n g

an d ab o u t 3 0 % l es s

, b et w een 5

. 5 an d 5

. 8 % (ro u g h l y 0

. 5 5 t o 0

. 5 8 d v ), w h en t h e eff ect o f a mmo n i a

l i mi t i n g w as co n s i d ered ( E s co ffi e r

- C zaj a an d Sci re

, 2 0 0 2 ).

T o ad d r es s t h e i s s u e, s i n ce 1 9 9 9 (i

. e.

, aft e r t h e I W A Q M Ph as e 2 rep o rt ) t h e C A L P U FF s y s t e m

h as i n cl u d ed t h e o p t i o n al PO S T U T I L p o s t p ro c es s i n g p ro g ram

, w h i ch r ep art i t i o n s t h e am mo n i a

an d n i t ri c aci d co n cen t rat i o n s es t i mat ed b y CA L P U FF t o refl ect p o t en t i al ammo n i a

- l i mi t i n g

effe ct s o n t h e d ev el o p men t o f n i t rat e

. T h i s al l o w s n o n

- l i n eari t y as s o ci at ed w i t h a mmo n i a l i mi t i n g

effe ct s t o b e i n cl u d ed i n t h e C A L P U FF mo d el es t i mat es

. P O S T U T I L co mp u t es t h e t o t al s u l fat e

co n cen t rat i o n s fro m al l s o u rces (mo d el ed s o u rces p l u s i n fl o w b o u n d ary co n d i t i o n s ) an d es t i mat es

t h e amo u n t o f ammo n i a av ai l ab l e fo r t o t al n i t rat e fo rmat i o n aft er t h e p refe ren t i al s cav en g i n g o f

am mo n i a b y s u l fat e. T h at i s

, as n ew s u l fat e, n i t rat e o r ammo n i a fro m t h e s o u rce o f i n t eres t i s

ad d ed t o an ex i s t i n g mi x o f p o l l u t an t s

, PO S T U T I L w i l l es t i mat e b o t h t h e n i t rat e fo rmed fro m t h e

n ew s o u rce an d t h e ch an g e i n b ack g ro u n d n i t rat e as a res u l t o f t h e i n c re men t al d ep l et i o n o f

am mo n i a (d u e t o t h e n e w s u l fat e an d n i t rat e) o r ad d i t i o n o f ammo n i a (fro m a n e w s o u r ce o f

am mo n i a ).

Rel i ab l e es t i mat es o f t h e amb i en t co n cen t rat i o n s o f a mmo n i a

, es p eci al l y w i t h t h e t e mp o ral an d

s p at i al res o l u t i o n t h at w o u l d b e o p t i mal fo r u s e w i t h CA L P U F F, ar e n eed ed t o t ak e fu l l ad v an t ag e

o f t h e i n cre as ed a ccu r acy p ro v i d ed b y P O S T U T I L

. T h e p ro ces s o r req u i res es t i mat ed

co n cen t rat i o n s o f am mo n i a t h ro u g h o u t t h e mo d el i n g d o mai n an d p eri o d

. Su ch es t i m at es can b e

i n ferred fro m C A S T N et meas u r em en t s

, w h i ch are i n t e g rat ed o v er a w e ek

, fro m 2 4

- h r S E A R C H

meas u r em en t s

, o r fro m t h e o u t p u t o f a reg i o n al p h o t o ch emi c al mo d el s u ch as C M A Q o r C A Mx

.

T h e C A S T N et n et w o rk i s fai rl y s p ars e an d t h e u n cert ai n t y i n t h e ammo n i a m eas u re men t s i s l arg e,O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 2 7 s o d efi n i n g t h e ammo n i a co n cen t rat i o n t h ro u g h o u t t h e So u t h eas t w o u l d req u i re ex t en s i v e

i n t erp o l at i o n o r ex t rap o l at i o n fro m t h e mea s u r ed v al u es

. T h e q u al i t y o f t h e S E A R C H

meas u r em en t s i s mu ch b et t er, b u t t h er e a re o n l y 8 s i t es an d t h ey d o n o t co v e r t h e en t i re V I ST A S

d o mai n

. Mo d el ed co n cen t rat i o n s h av e t h e ad v an t ag e o f b ei n g res o l v ed i n s p ace an d t i me, b u t

t h ei r accu racy s h o u l d b e ev al u at ed b y co mp ari s o n w i t h meas u r em en t s w h er ev er p o s s i b l e.

Ben efi t i s o b t ai n ed b y co n s i d eri n g s eas o n al t ren d s o f am mo n i a an d u s i n g P O S T U T I L t o

d et ermi n e t h e d i u rn al v ari ab i l i t y i n av ai l ab l e am mo n i a d u e t o t h e d ai l y cy cl e o f n i t rat e fo r mat i o n

as s o ci at ed w i t h t emp erat u re an d rel at i v e h u mi d i t y effe ct s

. Fo r ex a mp l e, res u l t s o f t h e W y o mi n g

s t u d y (s ee Fi g u re 3

- 3 a) s h o w t h at P O S T U T I L ad j u s t men t s p ro d u ced d ai l y av er ag e n i t rat e

co n cen t rat i o n s w el l w i t h i n t h e fact o r o f t w o l i n es an d w i t h v e ry l i t t l e mean b i as

. O n t h e o t h er

h an d

, an al y s i s o f t h e s a me res u l t s w i t h u s e o f co n s t an t am mo n i a o f 0

. 5 p p b o r 1

. 0 p p b p ro d u c ed

co n s i s t en t o v erp red i ct i o n s o f n i t rat e b y fa ct o rs o f 2

- 3 a n d 3

- 4

, res p ect i v el y

, as s h o w n i n Fi g u re 3

-

3 b (Sci r e et al

. , 2 0 0 3 ).

F i g ur e 3

- 3 a

. O bs erv ed v s

. C A L P U F F

- pre di ct ed 2 4

- ho ur ni t ra te co n cen tra ti o ns a t t he I M P R O V E

m o ni to ri ng s i t e i n P i ne da l e, Wy o m i ng fo r 1 9 9 5 us i n g the a m m o ni a l i m i ti ng m e tho d. (S ci re et a l

. , 2 0 0 1 )O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 2 8 F i g ur e 3

- 3 b. Obs erv e d v s

. C A L P U F F

- p redi cte d 2 4

- ho ur ni t ra te co n cen tra ti o ns a t t he I M P R O V E

m o ni to ri ng s i t e i n P i ne da l e, Wy o m i ng fo r 1 9 9 5 us i n g the a m m o ni a l i m i ti ng m e tho d ( bl ue ), co ns ta nt

a m m o ni a a t 0

. 5 pp b ( pi nk ) a nd co ns ta nt a m m o ni a a t 1

. 0 pp b (g re en)

. ( Sci r e et a l

. , 2 0 0 3 )

Seco nd a r

y O r g a ni c A er o s o l

O n g o i n g res e arch s t u d i es at s ev er al Cl as s I ar eas t h ro u g h o u t t h e co u n t ry (Fal l o n an d Ben ch

,

2 0 0 4 ) an d at S E A R C H s i t es i n t h e So u t h eas t ( E d g ert o n et al

. , 2 0 0 4 ) a re fi n d i n g t h at

, t y p i cal l y

, 9 0

t o 9 5 % o f t h e ru r al o rg an i c c arb o n fi n e p art i cl e co n c en t rat i o n co n s i s t s o f mo d ern carb o n ( e. g

. ,

t h at fro m t h e b u rn i n g o f v eg et at i o n an d d eri v i n g fro m V O C e mi s s i o n s fro m v eg et at i o n ) an d o n l y

5 t o 1 0 % i s at t ri b u t ab l e t o man ’s b u rn i n g o f fo s s i l fu el s

. In ad d i t i o n

, a fi el d s t u d y at G r eat Smo k y

Mo u n t ai n s N at i o n al Park i n A u g u s t 2 0 0 2 (T an n er

, et a l

. , 2 0 0 5 ) fo u n d t h at an av e rag e o f 8 3 % o f

t h e fi n e carb o n w as mo d ern carb o n

A c co rd i n g t o IMP R O V E meas u r em en t s

, o rg an i cs ac co u n t fo r ro u g h l y 1 0 % o f t h e p art i cl e

- cau s ed

l i g h t ex t i n ct i o n i n Cl as s I areas i n t h e So u t h eas t

. W e ca n t h u s co n cl u d e t h at

, i n g en eral

, s eco n d ary

o rg an i c ca rb o n p art i cl es d eri v ed fro m an t h ro p o g en i c fo s s i l fu el b u rn i n g emi s s i o n s are u n l i k el y t o

h av e a l arg e i mp act ( aro u n d 1 % ) o n cu rr en t v i s i b i l i t y

. (M an

- c au s ed b u rn i n g o f v eg et at i o n can

h av e s i g n i fi can t l o cal i zed

, s h o rt

- t er m i mp act s

, h o w ev e r

. )

Cu rren t o rg an i c fi n e p a rt i cl e co n c en t rat i o n s i n t h e So u t h eas t are t y p i cal l y w i t h i n a fa ct o r o f 2 o f

t h e 1

. 4 μ g / m 3 co n cen t r at i o n as s u med fo r n at u r al co n d i t i o n s b y t h e E P A

, w h i ch me an s t h at cu rren t

fo s s i l fu el b u rn i n g w o u l d co n t ri b u t e l es s t h an 2 % t o v i s i b i l i t y i n a n at mo s p h ere t h at rep res en t s

n at u ral co n d i t i o n s

. T h u s

, i t i s u n l i k el y t h at V O C an d o rg an i c p art i cl e co n t ri b u t i o n s fro m B A R T [ N O 3 ] Q

- Q P l o t f o r C A L P U F F P r e d i c t i o n s w i t h D i f f e r e n t N O 3 a n d H N O 3 R e p a r t i t i o n a n d B r i d g e r I M P R O V E

O b s e r v a t i o n s

0 0.2 0.4 0.6 0.8

1 1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Bridger IMPROVE [NO3]. Units: ug/m**3 of NO3 CALPUFF Summed Repartition (Seasonal NH3)

CALPUFF Separated Repartition (NH3=0.5ppb)

CALPUFF Separated Repartition (NH3=1.0ppb) Factor 1 Factor 2 Factor 3 Factor 4

Factor 2

Factor 3

Factor 4 [ N O 3 ] Q

- Q P l o t f o r C A L P U F F P r e d i c t i o n s w i t h D i f f e r e n t N O 3 a n d H N O 3 R e p a r t i t i o n a n d B r i d g e r I M P R O

V E

O b s e r v a t i o n s

0 0.2 0.4 0.6 0.8

1 1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Bridger IMPROVE [NO3]. Units: ug/m**3 of NO3 CALPUFF Summed Repartition (Seasonal NH3)

CALPUFF Separated Repartition (NH3=0.5ppb)

CALPUFF Separated Repartition (NH3=1.0ppb) Factor 1 Factor 2 Factor 3 Factor 4

Factor 2

Factor 3

Factor 4O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 2 9 s o u rces w i l l cau s e a l arg e i mp act t o v i s i b i l i t y at Cl as s I are as

, b u t a 5 % (0

. 5 d v ) l o cal i zed i mp act

fro m a p art i cu l arl y l arg e V O C s o u r ce can n o t b e d i s mi s s ed o u t o f h an d

.

C A L P U FF h as o n l y ru d i men t ary c ap ab i l i t i es fo r ad d res s i n g fo rmat i o n o f v i s i b i l i t y

- i mp ai ri n g

o rg an i c p art i cl es fro m s o m e fo rms o f v o l at i l e o rg an i c carb o n ( V O C ). T h e c ap ab i l i t i es t h at d o

ex i s t i n cl u d e t h e fo l l o w i n g

.

Fi rs t

, PM 1 0 emi s s i o n s (s u ch as fro m p o w er p l an t s ) are o ft en d i v i d ed i n t o fi l t erab l e an d

co n d en s ab l e co mp o n en t s

, w i t h t h e co n d en s ab l e mas s b ei n g 1 0 0

- 2 0 0 % o f t h e fi l t erab l e mas s

. Fo r

p u rp o s es o f v i s i b i l i t y an al y s es w i t h CA L P U F F, a fra ct i o n o f t h e co n d en s ab l e p art i s t y p i cal l y

t reat ed as o rg an i c p art i cl es

, i

. e.

, i t i s as s u med t h at a fract i o n o f t h e co n d en s ab l e co mp o n en t s i n t h e

PM 1 0 e mi s s i o n s co n d en s e i n t o o rg an i c PM 2

. 5 p art i cl es

. T h e s i z e o f t h i s o rg an i c fr act i o n v ari es

w i t h p ro ces s an d p ro c es s eq u i p men t

, an d can r an g e fr o m 2 0 t o 1 0 0 % o f t h e co n d en s ab l e mas s

.

T h es e fi n e o rg an i c p art i cl es can b e re ad i l y mo d el ed b y CA L P U F F. ( T h e re mai n i n g co n d en s ab l e

mat eri al m ay b e s u l fu ri c, h y d ro ch l o ri c, o r h y d ro fl u o ri c aci d

. )

Seco n d

, a mo d u l e t h at t reat s t h e fo rm at i o n o f s eco n d ar y o rg an i c p art i cl es fro m o rg an i c emi s s i o n s

w as r ecen t l y d ev el o p ed an d i s n o w p a rt o f t h e C A L P U F F s y s t em. ( Sci re et al

. , 2 0 0 1 )

. T h i s

s i mp l i fi ed s eco n d ary o rg an i c aero s o l ( S O A ) mo d u l e i s a l i n ear, p ara met e ri zed r ep res en t at i o n t h at

i s cu rren t l y co n s i d ered b es t s u i t ed fo r b i o g en i c o rg an i cs

. It rel i es o n t h e co n v en t i o n al w i s d o m t h at

o n l y h y d ro carb o n s w i t h mo re t h an s i x carb o n at o ms can fo rm s i g n i fi can t S O A ( G ro s j ean an d

Sei n fel d

, 1 9 8 9 ). Fo r ex amp l e

, ac co rd i n g t o t h i s ru l e, i s o p ren e (C 5 H 8 ) d o es n o t mak e S O A b u t

t erp en es d o

, mak i n g p i n e t re es mo re i mp o rt an t b i o g en i c co n t ri b u t o rs t o S O A t h an o ak t rees

. 1 0

L i mi t ed ev al u at i o n o f t h e p erfo rm an ce o f C A L P U FF at s i mu l at i n g SO A w i t h i t s b i o g en i c SO A

mo d u l e at o n e I MP R O V E s i t e i n a reg i o n al mo d el i n g s t u d y i n W y o mi n g fo u n d t h at 9 5 % o f 1 0 1

es t i mat ed 2 4

- h r S O A co n cen t rat i o n s w er e w i t h i n 2 % o f t h e meas u r ed v al u es (S ci re et al

. , 2 0 0 1 ).

T h i s p erfo rm an ce s e ems p ro mi s i n g

, al t h o u g h t h e d ev el o p ers v i e w t h e S O A mo d u l e as n eed i n g

mo re t es t i n g an d ev al u at i o n

.

T h u s

, C A L P U F F i n cl u d es ap p ro ach es fo r d eal i n g w i t h co n d en s ab l e V O C e mi s s i o n s t h at are

ch ara ct eri zed as co n d en s ab l e P M 1 0 an d w i t h b i o g en i c V O Cs

, al t h o u g h t h e s o u n d n es s o f

co n cen t rat i o n es t i mat es b y t h es e ap p ro ach es w h en m o d el i n g a p l u me fro m a s i n g l e s o u rce i s

l arg el y u n t es t ed

. 1 1 T h e C A L P U FF s i mu l at i o n o f V O C emi s s i o n s fro m s o u rces w h o s e V O C

emi s s i o n s are p red o mi n an t l y an t h ro p o g en i c i s p ro b l emat i c, h o w ev er

. Pe rh ap s t h e ap p ro a ch u s ed

fo r t h e s i mp l i fi ed b i o g en i c SO A mo d u l e may b e ex t en d ed t o an t h ro p o g en i c V O Cs w h en

s p eci at ed V O C e mi s s i o n s i n fo rmat i o n i s av ai l ab l e. If o n l y t h o s e V O Cs w i t h mo r e t h an s i x c arb o n

at o ms are p res u med t o b e o f i mp o rt an ce

, t h i s el i mi n at es man y an t h ro p o g en i c s o u rces o f V O C

emi s s i o n s

. Fo r ex amp l e

, t h e fu g i t i v e emi s s i o n s o f b u t an e an d et h an e d u ri n g p et ro l eu m p ro ces s i n g

1 0 R e c e n t r e s e a r c h s u g g e s t s t h a t i s o p r e n e m a y b e a S O A p r e c u r s o r

, h o w e v e r

.

1 1 N o t e t h a t n e i t h e r o f t h e s e V O C

- r e l a t e d s i m u l a t i o n a p p r o a c h e s i s d e s c r i b e d i n t h e c u r r e n t ( V e r s i o n 5 ) C A L P U F F

U s e r ’ s G u i d e d a t e d J a n u a r y 2 0 0 1

. S e e t h e W y o m i n g r e p o r t r e f e r e n c e d a b o v e f o r a d e s c r i p t i o n o f t h i s m o d u l e

.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 3 0 are n o t i mp o rt an t

, w h i l e aro mat i c e mi s s i o n s (s u ch as o f t o l u en e an d x y l en e) a re co n s i d ered b y t h e

S O A mo d u l e’s mech an i s m. D ev el o p men t

, t es t i n g

, an d ev al u at i o n w o u l d b e n eed ed b e fo re o n e

co u l d rel y o n s u ch a mo d u l e fo r es t i mat i n g S O A fro m a n t h ro p o g en i c S O A emi s s i o n s

, t h o u g h

.

T h e refo r e, t o d emo n s t rat e t h e v i s i b i l i t y i mp act s o f V O C e mi s s i o n s fro m B A R T

- el i g i b l e s o u rces

,

mean s o t h er t h an C A L P U FF w i l l b e n e ed ed

. A t e ch n i cal ap p ro a ch u s i n g a reg i o n al

p h o t o ch emi cal mo d el t o ev al u at e v i s i b i l i t y i mp act s o f V O C e mi s s i o n s i s p res en t ed i n Sect i o n

4

. 1

. 3

. C A L P U F F can b e u s ed t o es t i mat e t h e co n t ri b u t i o n fro m t h e p ri mary co n d en s ab l e fra ct i o n

o f P M 1 0 emi s s i o n s

, t h o u g h

.

3

. 2

. 3 Reg i o na l Ha z e

Cal cu l at i o n o f t h e i mp act o f t h e s i mu l at ed p l u m e p art i cu l at e mat t er co mp o n en t co n c en t rat i o n s o n

l i g h t ex t i n ct i o n i s carri ed o u t i n t h e CA L P O S T p o s t p ro ces s o r. T h e fo r mu l a u s ed i s t h e u s u al

IMP R O V E / E P A fo r mu l a, w h i ch i s ap p l i ed t o d et er mi n e a ch an g e i n l i g h t ex t i n ct i o n d u e t o

ch an g es i n co mp o n en t co n cen t rat i o n s

. U s i n g t h e n o t at i o n o f CA L P O S T

, t h e fo rmu l a i s t h e

fo l l o w i n g :

b

e

x t = 3 f ( R H ) [ (N H

4 ) 2 S O 4 ] + 3 f ( R H ) [ N

H

4 N

O 3

] + 4 [ O C] + 1 [ S

o i l ] +

+ 0

. 6 [

Co a r s e M a s s ] + 1 0 [ E C ] + b R a y (3

- 1 )

T h e co n cen t r at i o n s

, i n s q u are b rack et s

, ar e i n μ g / m 3 an d b

e x t i s i n u n i t s o f M m - 1

. T h e Ray l ei g h

s cat t eri n g t erm (b R a y ) h as a d efau l t v al u e o f 1 0 Mm - 1

, as reco m men d ed i n E P A g u i d an ce fo r

t rack i n g re as o n ab l e p ro g r es s ( E P A

, 2 0 0 3 a ).

T h e re are a f e w i mp o rt an t d i fferen ces i n d et ai l an d i n n o t at i o n b et w een t h e C A L P O S T fo r mu l a

fo r es t i mat i n g l i g h t ex t i n ct i o n (i

. e.

, E q u at i o n 3

- 1 ) an d t h at o f IMPR O V E an d E P A

. Fi rs t

, t h e O C

i n t h e fo r mu l a ab o v e r ep res en t s o rg an i c carb o n a ceo u s mat t er ( O M C i n I M PR O V E ’s n o t at i o n ),

w h i ch i s 1

. 4 t i mes t h e O C (i

. e

. , o rg an i c ca rb o n al o n e) i n t h e IMPR O V E fo r mu l a

. T h e E C ab o v e i s

s y n o n y mo u s w i t h LA C i n t h e IMPR O V E fo rmu l a

. C A L P O S T n o w o ffers t h e o p t i o n o f u s i n g t h e

o l d IMPR O V E f ( R H ) cu rv e, w h o s e v al u es ar e d o cu me n t ed i n t h e D ecemb er 2 0 0 0 FL A G rep o rt

,

o r t h e f ( R H ) n o w u s ed b y I MP R O V E an d E P A ( as d o c u men t ed i n E P A ’s reg i o n al h a ze g u i d an c e

d o cu men t s ). A l s o

, C A L P O S T s et s t h e max i mu m R H at 9 8 % b y d ef au l t (al t h o u g h t h e u s er can

ch an g e i t ), w h i l e t h e E P A ’s g u i d an ce n o w c ap s i t at 9 5 %

.

T h e h az e i n d ex ( H I) i s cal cu l at ed fro m t h e ex t i n ct i o n c o effi ci en t v i a t h e fo l l o w i n g fo r mu l a:

H

I

= 1 0 l n (b

e x t

/

1 0

) (3

- 2 )

w h e re H I i s i n u n i t s o f d eci v i e w s (d v ) an d b

e x t i s i n M m - 1

. T h e i mp act o f a s o u rc e i s d et e rmi n ed

b y co mp ari n g H I fo r es t i mat ed n at u ral b ack g ro u n d co n d i t i o n s w i t h t h e i mp act o f t h e s o u rce an d

w i t h o u t t h e i mp act o f t h e s o u rc e.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 3 1 CA L P O S T Met h o d s

C A L P O S T u s es E q u at i o n 3

- 1 t o cal cu l at e t h e ex t i n ct i o n i n cremen t d u e t o t h e s o u rce o f i n t eres t

an d p ro v i d es v ari o u s met h o d s fo r es t i mat i n g t h e b ack g ro u n d ex t i n ct i o n ag ai n s t w h i ch t h e

i n crem en t i s co mp ared i n t er ms o f p er cen t o r d eci v i e w s

.

Fo r b ack g ro u n d ex t i n ct i o n

, t h e C A L P O S T p ro c es s o r c o n t ai n s s ev en t ech n i q u es fo r co mp u t i n g t h e

ch an g e i n l i g h t ex t i n ct i o n d u e t o a s o u rce o r g ro u p o f s o u rces (cal l ed Met h o d s 1

- 7 ). T h es e are

u s u al l y rep o rt ed as 2 4

- h o u r av er ag e v al u es

, co n s i s t en t w i t h E P A an d F L M g u i d an ce. In ad d i t i o n

,

t h ere a re t w o t e ch n i q u es fo r co mp u t i n g t h e 2 4

- h o u r av erag e ch an g e i n ex t i n ct i o n (i

. e.

, as t h e r at i o

o f 2 4

- h o u r av er ag e ex t i n ct i o n s

, o r as t h e av e rag e o f 2 4

- h o u r rat i o s ). A b ri ef s u m ma ry o f t h e

t ech n i q u es i s p ro v i d ed b el o w

. M et h o d 2 i s t h e c u rr en t d efau l t

, reco m men d ed b y b o t h I W A Q M

(E P A

, 1 9 9 8 ) an d F L A G (2 0 0 0 ) fo r r efi n ed an al y s es

. Met h o d 6 i s reco m men d ed b y E P A ’s B A R T

g u i d an ce (7 0 FR 3 9 1 6 2 ).

Met h o d s 4 an d 5 u s e o p t i cal l y meas u r ed h o u rl y b ack g ro u n d ex t i n ct i o n s

, w h i ch rep r es en t cu r ren t

act u al l ev el s o f ex t i n ct i o n an d t h u s are n o t co n s i s t en t w i t h t h e “n at u ral co n d i t i o n s ” t h e BA R T

p ro p o s al s ay s s h o u l d b e u s ed as a b as el i n e. Met h o d s 1 t h ro u g h 3 an d 6 an d 7 al l o w fo r u s er i n p u t s

o f es t i mat ed (e

. g

. , n at u ral co n d i t i o n s ) b ack g ro u n d ex t i n ct i o n o r co mp o n en t co n cen t rat i o n s

, an d

t h u s are co n s i s t en t w i t h t h e B A R T p ro p o s al

.

Met h o d 1 al l o w s t h e u s e r t o s p eci fy a s i n g l e v al u e o f a “d ry ” b ack g ro u n d ex t i n ct i o n co effi ci en t

fo r each rec ep t o r, s p eci fy t h at a c ert ai n fr act i o n o f t h at co effi ci en t i s d u e t o h y g ro s co p i c s p eci es

,

an d u s e rel at i v e h u mi d i t y meas u re men t s t o v ary t h e ex t i n ct i o n h o u rl y v i a a 1 9 9 3 IW A Q M f ( R H )

cu rv e o r

, o p t i o n al l y

, t h e E P A reg i o n al h a ze f(R H ) cu rv e ( E P A

, 2 0 0 3 b )

. T h e R H i s cap p ed at 9 8 %

o r a u s er

- s el ect ed v al u e (9 5 % fo r t h e E P A cu rv e)

. T h e s ame f ( R H ) i s ap p l i ed t o b o t h t h e mo d el ed

s u l fat e an d n i t rat e

.

Fo r an ex amp l e o f t h e u s e o f Met h o d 1

, o n e co u l d u s e t h e d ry p art i cl e ex t i n ct i o n co effi ci en t o f

9

. 0 9 Mm - 1 t h at res u l t s fro m E P A ’s d efau l t n at u ral co n d i t i o n s co n cen t rat i o n s

, t o g et h er w i t h an

as s u mp t i o n t h at fo r n at u ral co n d i t i o n s

, s ay

, 0

. 9 M m – 1 (o r 1 0 % ) o f t h i s a mo u n t res u l t s fro m

h y g ro s co p i c am mo n i u m s u l fat e an d a m mo n i u m n i t rat e

, an d t h en ap p l y f ( R H ) t o t h i s 1 0 %

.

In Met h o d 2

, u s er

- s p e ci fi ed

, s p e ci at ed mo n t h l y co n cen t rat i o n v al u es are u s ed t o d es cri b e t h e

b ack g ro u n d

. W h en ap p l i ed t o n at u ral co n d i t i o n s

, fo r w h i ch E P A ’s d ef au l t n at u ral co n d i t i o n s

co n cen t rat i o n s ar e an n u al av e rag es

, t h e s am e co mp o n en t co n cen t r at i o n s w o u l d h av e t o b e u s ed

t h ro u g h o u t t h e y ear (u n l es s p o t en t i al re fi n em en t s t o t h o s e d efau l t v al u es res u l t ed i n

co n cen t rat i o n s t h at v ary d u ri n g t h e y ear). H o u rl y b ack g ro u n d ex t i n ct i o n i s t h en cal cu l at ed u s i n g

t h es e co n cen t r at i o n s an d h o u rl y

, s i t e

- s p e ci fi c f ( R H ) fr o m a 1 9 9 3 I W A Q M cu rv e (a d i ffe ren t o n eO v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 3 2 t h an t h at i n Met h o d 1 ) o r, o p t i o n al l y

, t h e E P A reg i o n al h aze f( R H ) cu rv e

. 1 2 A g ai n t h e R H i s

cap p ed at ei t h er 9 8 % (d e fau l t ) o r a u s er

- s el e ct ed v al u e (mo s t co mmo n l y at 9 5 % )

.

Met h o d 3 i s t h e s a me as Met h o d 2

, ex cep t t h at an y h o u r i n w h i ch t h e R H ex c eed s 9 8 % (o r t h e

s el ect ed max i mu m) i s d ro p p ed fro m t h e an al y s i s

. W h en 2 4

- h r ex t i n ct i o n i s co mp u t ed

, n o fe w e r

t h an 6 v al i d h o u rs a re ac cep t ed at ea ch r ecep t o r; o t h e rw i s e t h e v al u e fo r t h e d ay i s t ab u l at ed as

“mi s s i n g ”.

Met h o d 6 i s s i mi l ar t o Met h o d 2

, ex cep t mo n t h l y f(R H ) v al u es (e. g

. , E P A ’s mo n t h l y

cl i mat o l o g i cal l y rep res en t at i v e v al u es i n E P A (2 0 0 3 a

, b )) ar e u s ed i n p l ac e o f h o u rl y v al u es fo r

cal cu l at i n g b o t h t h e ex t i n ct i o n i mp act o f t h e s o u rce emi s s i o n s an d t h e b ack g ro u n d co n d i t i o n s

ex t i n ct i o n

. H o u rl y s o u rce i mp a ct s

, w i t h t h e eff ect o n ex t i n ct i o n d u e t o s u l fa t es an d n i t rat es

cal cu l at ed u s i n g t h e mo n t h l y

- av e rag e rel at i v e h u mi d i t y i n f(R H ), are co mp ared ag ai n s t t h e

mo n t h l y d efau l t n at u ral b ack g ro u n d co n cen t rat i o n s

. T h u s t h e mo n t h l y

- av erag ed rel at i v e h u mi d i t y

i s ap p l i ed t o t h e h y g ro s co p i c co mp o n en t s (i

. e.

, s u l fat e an d n i t rat e) o f b o t h t h e s o u rce i mp act an d

t h e b ack g ro u n d ex t i n ct i o n w i t h Met h o d 6

.

Met h o d 7 i s a n e w v a ri an t o f M et h o d 2 t h at w as d ev el o p ed as a r es u l t o f a ru l i n g b y t h e A s s i s t an t

Secr et ary o f t h e In t eri o r fo r Fi s h an d W i l d l i fe an d Pa rk s

, i n res p o n s e t o a N e w So u rce Rev i e w

cas e i n Mo n t an a, t h at “n at u r al co n d i t i o n s ” s h o u l d refl ect t h e v i s i b i l i t y i mp ai rmen t cau s ed b y

s i g n i fi can t met eo ro l o g i cal ev en t s s u ch as fo g

, p reci p i t at i o n

, o r n at u ral l y o ccu rri n g h aze ( D O I,

2 0 0 3 ). 1 3 U n d e r M et h o d 7

, d u ri n g h o u rs w h en v i s i b i l i t y i s o b s cu red b y met eo ro l o g i cal co n d i t i o n s

,

t h e act u al meas u r ed v i s i b i l i t y i s u s ed t o rep res en t n at u ral co n d i t i o n s i n s t ead o f t h e v al u e t h at i s

cal cu l at ed fro m E P A ’s d e fau l t n at u ral co n d i t i o n s c o n cen t rat i o n s u n d er M et h o d 2

. A rec en t

mo d i fi cat i o n d e v el o p ed i n res p o n s e t o F L M co m men t s o n M et h o d 7

, i n w h i ch t h e d ai l y av er ag e

n at u ral ex t i n ct i o n i s cal cu l at ed s o me w h at d i ffe ren t l y

, i s cal l ed Met h o d 7 ’

, i

. e.

, “7 p ri me”

.

Refi n ed Es t i ma t es o f Ex t i nct i o n a nd N a t ur a l Ba ck g r o und Vi s i b i l i t

y

Sep ar at e fro m t h e B A R T d i s cu s s i o n s

, IMP R O V E

, E P A

, an d t h e Reg i o n al Pl an n i n g O rg an i z at i o n s

are ev al u at i n g w h et h er r efi n em en t s are w ar ran t ed t o t h e met h o d s re co m men d ed i n E P A ’s

g u i d an ce t o cal cu l at e d efau l t es t i mat es o f n at u ral b ack g ro u n d v i s i b i l i t y

. In p art i cu l ar, IM PR O V E

h as r ec en t l y ap p ro v ed an al t ern at i v e t o t h e fo r mu l a ( E q

. 3

- 1 ) i t u s es t o es t i mat e ex t i n ct i o n fro m

p art i cl e co n c en t rat i o n m eas u re men t s (Pi t ch fo rd et al

. , 2 0 0 5 ).

Refi n e men t s i n t h e rev i s ed IM PR O V E fo rmu l a i n cl u d e t h e fo l l o w i n g :

- A d d i n g a s ea s al t t er m, i n cl u d i n g a g ro w t h fact o r d u e t o rel at i v e h u mi d i t y

1 2 N o t e t h a t t h e h o u r l y

- v a r y i n g n a t u r a l b a c k g r o u n d e x t i n c t i o n i n t h i s m e t h o d i s n o t c o n s i s t e n t w i t h t h a t p r e s c r i b e d

b y t h e E P A ’ s n a t u r a l c o n d i t i o n s g u i d a n c e ( E P A

, 2 0 0 3 b )

, f o r w h i c h a “ c l i m a t o l o g i c a l l y

- r e p r e s e n t a t i v e ” f ( R

H )

t h a t o n l y v a r i e s m o n t h l y i s t o b e u s e d

. M e t h o d 6 u s e s t h e s e m o n t h l y a v e r a g e h u m i d i t y v a l u e s

.

1 3 T h e S e c r e t a r y ’ s g u i d a n c e a p p l i e s o n l y t o F e d e r a l L a n d M a n a g e r s

. E P A ’ s p o s i t i o n o n t h i s i n t e r p r e t a t i o n o f n a t u r a l

c o n d i t i o n s i s u n k n o w n

.O v e r v i e w o f t

h e CA L P U F

F M o d e l i n g S y s t e m 3 3 - In creas i n g t h e fa ct o r u s ed t o cal cu l at e t h e mas s o f p a rt i cu l at e o rg an i c m at t er ( O C i n E q

.

3

- 1 ) fro m o rg an i c carb o n me as u re men t s

- Mo d i fy i n g t h e r el at i v e h u mi d i t y g ro w t h fo r mu l a

, f (R H )

, fo r s u l fat es an d n i t rat es

- Rev i s i n g t h e ex t i n ct i o n effi ci en ci es (t h e n u me ri cal co n s t an t s i n E q u at i o n 3

- 1 ) fo r

s u l fat es

, n i t rat es

, an d o rg an i c carb o n s o t h at t h ey v a ry w i t h co n c en t rat i o n

- A d d i n g a s i t e

- s p e ci fi c R ay l ei g h s cat t eri n g t er m t o t h e f o rmu l a. V al u es w i l l b e c al cu l at ed

b y IM PR O V E fo r al l Cl as s I ar eas

.

Fo r t h e p u rp o s es o f cal cu l at i n g cu rren t

, fu t u re, an d n at u ral b ack g ro u n d v i s i b i l i t y at V IS T A S Cl as s

I are as as p a rt o f t h e r eas o n ab l e p ro g r es s an al y s es

, V IS T A S i n t en d s t o p res en t reg i o n al ai r q u al i t y

mo d el i n g res u l t s u s i n g b o t h t h e cu r ren t E P A r eco mm en d ed as s u mp t i o n s an d t h e n ew l y rev i s ed

aero s o l ex t i n ct i o n fo rmu l a. If a B A R T

- el i g i b l e s o u rce ch o o s es t o co n s i d er i t s p ro j ect ed i mp act s

u s i n g t h e n ew l y rev i s ed fo rmu l a as w el l as t h e cu rren t fo rmu l a

, t h en mo d i fi cat i o n s w o u l d n eed t o

b e m ad e t o C A L P O S T t o ca rry o u t cal cu l at i o n s w i t h t h e n e w al g o ri t h m.V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 3 4 

### 4. V I S T A S ’ C O M M O N M O D E L I N G P R O T O C O L

4. 1 O ve r vi e w of C o m m on M od e l i n g A p p r oac h

In t h i s s ect i o n

, g u i d an ce i s p ro v i d ed o n t h e u s e o f t h e C A L P U F F mo d el i n g s y s t em fo r t w o

p u rp o s es :

1 ) E v al u at i n g w h et h er a B A R T

- el i g i b l e s o u rce i s ex e m p t fro m B A R T co n t ro l s b ecau s e i t

i s n o t reas o n ab l y ex p e ct ed t o cau s e o r co n t ri b u t e t o i mp ai rmen t o f v i s i b i l i t y i n Cl as s I

areas

, an d

2 ) Q u an t i fy i n g t h e v i s i b i l i t y b en efi t s o f B A R T co n t ro l o p t i o n s

.

Fo r p u rp o s e 1 ), St at es mu s t d et ermi n e w h et h er a s o u r ce e mi t s an y ai r p o l l u t an t (SO 2 , N O

x , P M,

an d i n cert ai n cas es V O C an d N H 3 ) t h at “ may r eas o n a b l y b e an t i ci p at ed t o cau s e o r co n t ri b u t e t o

an y i mp ai r men t o f v i s i b i l i t y ” i n a Cl as s I a rea

. T h e St a t es h av e 3 o p t i o n s t o acco mp l i s h t h i s :

A ) Co n cl u d e t h at al l B A R T

- el i g i b l e s o u rces i n St at e ar e s u b j ect t o B A R T

.

B) D emo n s t rat e t h at al l B A R T

- el i g i b l e s o u rces i n t h e St at e t o g et h er d o n o t cau s e o r

co n t ri b u t e t o an y v i s i b i l i t y i mp ai rmen t

C) D et er mi n e i f t h e i mp act fro m each i n d i v i d u al BA R T

- el i g i b l e s o u rce i s g reat er t h an a

t h res h o l d v al u e.

V I S T A S St at es i n t en d t o fo l l o w O p t i o n C (d et ermi n e i f t h e v i s i b i l i t y i mp act fro m i n d i v i d u al

s o u rces ex c eed s a co n t ri b u t i o n t h res h o l d ) fo r S O 2 an d N O

x e mi s s i o n s

. T h e met h o d s fo r O p t i o n C

are d es cri b ed i n Sect i o n 4

. 1

. 1

. In ea rl y 2 0 0 6

, V I S T A S p u rs u ed O p t i o n B (d e mo n s t rat e t h at al l

B A R T el i g i b l e s o u rces i n a St at e d o n o t i mp a ct v i s i b i l i t y ) fo r V O C, N H 3 an d PM e mi s s i o n s

. T h e

ap p ro ach an d res u l t s fo r O p t i o n B are d es cri b ed i n Sec t i o n 4

. 1

. 3

. A s a res u l t o f t h i s ex erci s e, t h e

V I S T A S St at es h av e d et er mi n ed t h at t h e O p t i o n C ex emp t i o n an al y s es s h o u l d al s o i n cl u d e PM

emi s s i o n s an d

, fo r s o u rc es w i t h l arg e N H 3 e mi s s i o n s

, N H 3

. T h e St at es d et ermi n ed t h at

an t h ro p o g en i c V O C e mi s s i o n s d o n o t cau s e o r co n t ri b u t e t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t at V IS T A S

Cl as s I are as an d t h at V O C e mi s s i o n s d o n o t n eed t o b e co n s i d ered i n B A R T an al y s es

.

4

. 1

. 1 B AR T Ex emp t i o n Ana l ys i s

A s i l l u s t rat ed i n Fi g u re 4

- 1

, t h r ee s t ep s w i l l ev al u at e w h et h er a B A R T

- el i g i b l e s o u rce o f S O 2 ,

N O

x , o r P M i s s u b j ect t o B A R T :

1 ) V IS T A S p l an s t o u s e Q / d as a p res u mp t i v e i n d i cat o r t h at a s o u rce i s s u b j ect t o B A R T

. If Q / d

fo r S O 2 > 1 0 fo r 2 0 0 2 a ct u al e mi s s i o n s

, t h en t h e St at e p res u mes t h at t h e s o u rc e i s s u b j ect t o

B A R T

. I f t h e s o u r ce ag re es w i t h t h i s p res u mp t i o n

, t h en n o ex e mp t i o n mo d el i n g i s r eq u i red

an d t h e s o u rc e c an p ro ceed t o t h e B A R T d et er mi n at i o n u s i n g CA L P U F F t o ev al u at e i mp a ct s

o f co n t ro l o p t i o n s an d c an p e rfo r m t h e en g i n eeri n g an al y s es

. If a s o u rce d i s ag rees

, t h e s o u rceV IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 3 5 ma y p erfo r m fi n e g ri d mo d el i n g as d es cri b ed i n S ect i o n 4

. 4 t o d et er mi n e i f i t s i mp act i s < 0

. 5

d v

.

F i g ur e 4

- 1

. F l o w c ha rt s ho w i ng th e co m po nen ts o f t he V I ST A S co m m o n m o d el i ng p ro to co l

. A s s es s m e nt s ho ul d b e m a de fo r ea c h C l a s s I A rea

. (I f a s o u rce a g re es to i ns ta l l th e m o s t s tri ng en t

co ntro l s the n the m o d el i ng s t eps i ndi ca t ed a bo v e a n d e ng i ne eri ng a na l y s es a n d v i s i bi l i ty i m pa c t

m o del i ng w o ul d no t be r equi red

. )

2 ) A n o p t i o n al i n i t i al mo d el i n g as s es s men t u s i n g t h e C A L P U FF mo d el w i t h t h e co ars e s cal e 1 2

-

k m reg i o n al V IS T A S d o mai n can b e u s ed t o an s w er q u es t i o n s w h et h er (a) a p a rt i cu l ar s o u rce

may b e ex e mp t ed fro m fu rt h e r B A R T an al y s es an d (b ) i f fi n er g ri d CA L P U FF an al y s i s w ere

t o b e u n d ert ak en

, w h i ch Cl as s I areas s h o u l d b e i n cl u d ed

. A s s u mp t i o n s fo r t h e i n i t i al

mo d el i n g as s es s men t are co n s erv at i v e s o t h at a s o u rce t h at co n t ri b u t es t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t

i s n o t ex emp t ed i n er ro r. If a s o u rc e i s s h o w n n o t t o c o n t ri b u t e t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t u s i n g

t h e i n i t i al mo d el i n g as s es s men t

, t h e s o u rce w o u l d n o t b e s u b j ect t o BA R T an d w o u l d b e

ex emp t ed f ro m fu rt h er B A R T an al y s es

. If a s o u rc e i s s h o w n t o co n t ri b u t e t o v i s i b i l i t y

i mp ai rm en t u s i n g t h e i n i t i al mo d el i n g as s es s men t

, t h e s o u rce h as t h e o p t i o n t o u n d ert ak e fi n er

g ri d C A L P U FF mo d el i n g t o ev al u at e fu rt h er w h et h er i t i s s u b j ect t o B A R T

.

3 ) A fi n e r g ri d C A L P U F F mo d el i n g an al y s i s u s i n g a s u b reg i o n al C A L M E T d o mai n w i l l b e t h e

d efi n i t i v e t es t as t o w h et h e r a s o u rce i s s u b j ect t o B A R T

.V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 3 6 Fo r l arg e s o u rc es t h at w i l l cl earl y ex ce ed t h e i n i t i al s cr een i n g t h res h o l d s

, t h i s s t ep c an b e s k i p p ed

an d t h e an al y s i s may p ro ce ed d i rect l y t o t h e fi n er g ri d mo d el i n g an al y s i s

, w h i ch i s d es cri b ed i n

Sect i o n 4

. 4

.

4

. 1

. 2 B AR T Co nt r o l Eva l ua t i o n

Fo r s o u rces t h at ar e d et er mi n ed t o b e s u b j ect t o B A R T co n t ro l s

, p art o f t h e B A R T rev i e w p ro ces s

i n v o l v es ev al u at i n g t h e v i s i b i l i t y b en efi t s o f d i fferen t BA R T co n t ro l meas u r es

. T h es e b en efi t s

w i l l b e d et ermi n ed b y m ak i n g ad d i t i o n al C A L P U FF s i mu l at i o n s u s i n g t h e s ame C A L M E T an d

C A L P U FF co n fi g u r at i o n as t h o s e u s ed i n t h e fi n er g ri d an a l y s i s o f St ep 2

. T h e o n l y ex cep t i o n i s

t h at t h e s o u rce an d e mi s s i o n s d at a u s ed i n t h e C A L P U F F co n t ro l ev al u at i o n s i mu l at i o n s w i l l

refl ect t h e B A R T co n t ro l m eas u res b ei n g ev al u at ed

. U s i n g t h e s a me mo d el co n fi g u rat i o n w i l l

p ro d u ce an “ap p l es

- t o

- ap p l es ” co m p a ri s o n

, w h e re d i fferen c es i n i mp act s are d u e t o t h e

effe ct i v en es s o f t h e co n t ro l s rat h er t h an mo d el co n fi g u rat i o n d i fferen ces

. Fo r ex a mp l e, a co n t ro l

s cen ari o ev al u at i o n t h at u s es mo re co n s erv at i v e as s u mp t i o n s t h an t h e b as e cas e s i mu l at i o n may

p ro d u ce re s u l t s s h o w i n g n o o r l i t t l e i mp ro v emen t i n v i s i b i l i t y i mp act s

. T h at co n t ro l s c en ari o ru n

w i t h t h e s ame mo d el co n fi g u rat i o n as t h e b as e cas e ma y s h o w s i g n i fi can t v i s i b i l i t y i mp ro v emen t

.

T h e refo r e, i n o rd er t o n o t o b s cu re t h e res p o n s e t o p red i ct ed v i s i b i l i t y i mp ro v emen t s b y

d i fferen c es i n t h e mo d el i n g ap p ro ach

, t h e s ame mo d el co n fi g u rat i o n s h o u l d b e u s ed i n t h e BA R T

co n t ro l ev al u at i o n s i mu l at i o n as i n t h e b as e cas e s i mu l a t i o n

.

T h e b as e c as e t o w h i ch t h e e ffe ct i v en es s o f B A R T c o n t ro l s i s t o b e co mp ared i s t h e “ cu rr en t

emi s s i o n s ” s cen ari o fo r w h i ch t h e fi n er g ri d St ep 2 mo d el i n g w as p e rfo r med

. T h e p o s t p ro ces s i n g

s t ep s an d p ro ced u r es ar e t h e s a me as i n t h e B A R T el i g i b i l i t y s i mu l at i o n

. Si d e

- b y

- s i d e

co mp ari s o n o f t h e v i s i b i l i t y i mp act s w i l l b e t ab u l at ed t o q u an t i fy t h e effect i v en es s o f e ach co n t ro l

s cen ari o r el at i v e t o t h e b as e cas e

.

T h e mo d el i n g ev al u at i o n i s a u n i t

- b y

- u n i t ev al u at i o n a n d can b e co n d u ct ed o n a p o l l u t an t s p eci fi c

b as i s

. Mo d el i n g res u l t s are u s ed w i t h t h e o t h er fo u r s t at u t o ry fact o rs men t i o n ed i n Sect i o n 2

. 1 t o

d eci d e w h i ch co n t ro l t ech n o l o g y

, i f an y

, i s ap p ro p ri at e. Fi n al l y

, i f a s o u rce d e ci d es t o u s e t h e

mo s t s t ri n g en t co n t ro l t ech n o l o g y av ai l ab l e, t h e BA R T co n t ro l an al y s i s

, i n cl u d i n g mo d el i n g

, i s

n o t n eces s ary

.

4

. 1

. 3 VI S T AS ’ T r ea t ment o f V O C, N H

3 , a nd P M

Vo l a t

i l

e O r g a ni c Co mp o u nd s

C A L P U FF i s cu rr en t l y n o t reco m men d ed fo r ad d res s i n g v i s i b i l i t y i mp act s fro m V O C b e cau s e i t s

cap ab i l i t y t o s i mu l at e s e co n d ary o rg an i c a ero s o l fo r mat i o n fro m V O C e mi s s i o n s i s n o t ad eq u at el y

t es t ed

, es p eci al l y fo r an t h ro p o g en i c e mi s s i o n s

. (Sep a rat el y

, co n d en s ab l e o rg an i c carb o n c an b e

cal cu l at ed f ro m P M 1 0

. )

V I S T A S h as p e rfo r med a w ei g h t o f ev i d en ce an al y s i s t o d emo n s t rat e, u s i n g t h e CM A Q r eg i o n al

ai r q u al i t y mo d el

, t h at t h e co mb i n ed V O C emi s s i o n s fro m al l p o i n t s o u r ces (BA R T

- el i g i b l e an d

n o n

- B A R T ) i n e ach St at e d o n o t co n t ri b u t e t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t

. E mi s s i o n s s en s i t i v i t yV IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 3 7 s i mu l at i o n s ru n fo r V IS T A S b y G eo rg i a In s t i t u t e o f T e ch n o l o g y u s i n g V IS T A S’ 1 2 x 1 2 k m g ri d

an d C M A Q v 4

. 3 fo r ep i s o d es i n J u l y 2 0 0 1 an d J an u ary 2 0 0 2 d emo n s t rat ed v ery l o w t o n o

res p o n s e o f o rg an i c carb o n l ev el s an d l i g h t ex t i n ct i o n a t Cl as s I areas t o ch an g i n g V O C e mi s s i o n s

fro m al l an t h ro p o g en i c s o u rces i n t h e V IS T A S 1 2

- k m mo d el i n g d o mai n (eas t e rn U S)

. G eo rg i a

T e ch rep e at ed t h e s en s i t i v i t y an al y s es u s i n g t h e V IS T A S 1 2

- k m d o mai n an d C M A Q v 4

. 4 w i t h a

refi n ed S O A mo d u l e fo r s u m me r (J u n 1

- J u l 1 0 ) an d w i n t er ( N o v 1 9

- D ec 1 9 ) p eri o d s i n 2 0 0 2

.

V O C e mi s s i o n s fro m al l an t h ro p o g en i c p o i n t s o u rces i n ev ery V I S T A S St at e w er e r ed u ced b y

1 0 0 % (i

. e.

, el i mi n at ed )

. T h e max i mu m 2 4

- h r i mp act o f al l V O C e mi s s i o n s fro m al l p o i n t s o u rces

t h ro u g h o u t t h e V IS T A S d o mai n w as t h u s d et ermi n ed t o b e l es s t h an 0

. 5 d v (co mp ared t o an n u al

av erag e n at u ral b ack g ro u n d ) at ev e ry Cl as s I ar ea i n t h e V IS T A S d o mai n an d i n ad j acen t St at es

.

It fo l l o w s t h at t h e i mp act o f an y o n e BA R T

- el i g i b l e s o u rce w o u l d b e mu ch l es s t h an 0

. 5 d v

.

Bas ed o n t h es e an al y s es

, t h e V IS T A S St at es h av e co n cl u d ed t h at V O C e mi s s i o n s fro m B A R T

s o u rces d o n o t cau s e o r co n t ri b u t e t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t an d d o n o t n eed t o b e i n cl u d ed i n

B A R T an al y s es

.

Am mo ni a

E P A h as g i v en s t at es t h e o p t i o n t o ad d res s ammo n i a (N H 3 ) emi s s i o n s fro m B A R T

- el i g i b l e

s o u rces

. V I S T A S al s o co n t ract ed w i t h G eo rg i a T ec h t o cal cu l at e N H 3 emi s s i o n s s en s i t i v i t i es

u s i n g CM A Q v 4

. 4 w i t h a re fi n ed S O A mo d u l e an d t h e s ame J u n

- J u l an d N o v

- D e c p eri o d s i n

2 0 0 2 t h at w ere u s ed fo r t h e V O C s en s i t i v i t y ev al u a t i o n

. T h e N H 3 e mi s s i o n s fro m al l p o i n t

s o u rces (B A R T

- el i g i b l e an d n o t

- BA R T ) i n ev ery St at e w e re red u c ed b y 1 0 0 % fo r t h es e an al y s es

.

T h i s s en s i t i v i t y ev al u at i o n s h o w ed t h at t h e co l l ect i v e i mp act o f al l V I S T A S reg i o n p o i n t N H 3

emi s s i o n s i s g reat er t h an 0

. 5 d v (co mp ared t o an n u al av erag e n at u ral b ack g ro u n d ) at s ev eral Cl as s

I areas

. W h en t h e N H 3 emi s s i o n s w er e s cal ed t o rep re s en t 1 0 0 % red u ct i o n fro m o n l y t h e BA R T

el i g i b l e s o u rces i n each St at e

, t h en t h e m ax i mu m i m p act o f t h o s e s o u rces w as u n d er 0

. 5 d v at

mo s t

, b u t n o t al l Cl as s I ar eas

. T h e h i g h v al u es ap p e ar t o res u l t p ri mari l y fro m e mi s s i o n s fro m 1 3

l arg e N H 3 s o u rces

. In t h e ab s en ce o f t h o s e 1 3 f ac i l i t i es

, t h e s cal ed N H 3 e mi s s i o n s p eak i mp a ct s at

Cl as s I a reas w er e 0

. 3 d v o r l es s

. Bas ed o n t h es e an al y s es

, t h e V I S T A S St at es reco m men d ed t h at

,

ex cep t fo r t h es e 1 3 faci l i t i es

, N H 3 emi s s i o n s n o t b e i n cl u d ed i n BA R T mo d el i n g

. St at es w i l l

p ro v i d e i n s t ru ct i o n s t o t h o s e 1 3 s o u rces as t o h o w t o ev al u at e co n t ri b u t i o n s o f t h ei r N H 3

emi s s i o n s t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t

. Fo r d o cu men t at i o n p u rp o s es

, i n s u mm er 2 0 0 6 V IS T A S i s

rep eat i n g t h e N H 3 emi s s i o n s s en s i t i v i t y cal cu l at i o n s

, u s i n g CMA Q v 4

. 5 w i t h Bas e F e mi s s i o n s

an d red u ci n g 1 0 0 % o f N H 3 e mi s s i o n s fro m o n l y t h e B A R T

- el i g i b l e s o u rces i n t h e V IS T A S s t at es

.

P

r i ma r y P a r t i cul a t

e Ma t t er

Pri ma ry p art i cu l at e mat t er i s co n s i d ered a v i s i b i l i t y i mp ai ri n g p o l l u t an t

. H o w ev er

, t h e ex t en t t o

w h i ch p ri m ary P M fro m B A R T

- el i g i b l e s o u rces co n t ri b u t es t o i mp ai rmen t at Cl as s I areas i n t h e

s o u t h eas t ern U S i s n o t cl ea r. Fo r E G U s

, t h e E P A h a s d et er mi n ed t h at e mi s s i o n s red u ct i o n s o f

S O 2 an d N O

x u n d er t h e CA I R ru l e meet t h e B A R T r eq u i remen t s

, b u t t h es e E G U s may s t i l l b e

s u b j ect t o BA R T f o r p ri ma ry P M. T o d et ermi n e t h e p o t en t i al i mp act s o f P M fro m E G U an d n o n

E G U s o u rc es i n t h e V I S T A S s t at es

, t w o C M A Q s en s i t i v i t y ru n s fo r t h e fi rs t an d t h i rd q u art ers o f

2 0 0 2 w er e ca rri ed o u t b y V I S T A S’ C M A Q mo d el i n g t eam o f E N V IR O N

, U C R, an d A l p i n eV IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 3 8 G eo p h y s i cs In o n e ru n

, al l p ri mary P M fro m E G U s w as re mo v ed w h i l e i n t h e o t h er ru n al l

p ri mary P M f ro m n o n

- E G U s o u rc es w as re mo v ed

. A l l o t h er CM A Q mo d el i n g co mp o n en t s w ere

h el d co n s t an t

. A t al mo s t al l Cl as s I are as i n t h e V I S T A S reg i o n

, p ri mary P M e mi s s i o n s

co n t ri b u t e t o reg i o n al h a ze, w i t h t h e co l l ect i v e i mp act o f al l E G U an d n o n

- E G U p o i n t p ri mary

PM e mi s s i o n s b ei n g g reat er t h an 0

. 5 d v co mp ared t o a n n u al av erag e n at u r al b ack g ro u n d

. In fact

,

t h e i mp act s o f E G U P M e mi s s i o n s al o n e o r o f n o n

- E G U PM emi s s i o n s al o n e w ere e ach mo s t l y

g reat er t h an 0

. 5 d v

. A l t h o u g h t h e i mp act s o f BA R T s o u rces al o n e w o u l d b e s mal l er

, t h e V I S T A S

St at es h av e co n cl u d ed t h at al l B A R T

- el i g i b l e s o u rces n eed t o co n s i d er t h e i mp act s o f t h ei r PM

emi s s i o n s

.



### 4. 2 O p t i on a l S o u r c e

- S p e c i f i c M od e l i n g

I n s o me ci r cu ms t an c es

, a s o u rc e may w an t t o ap p l y t e ch n i q u es d es i g n ed t o ev al u at e t h e i mp act s

i n a mo re d et ai l ed w ay t h an t h e s t an d a rd V I S T A S c o mmo n p ro t o co l

. A s o u rc e may p ro p o s e

s o u rce

- s p eci fi c mo d el i n g p ro ced u r es t o ad d res s s p eci a l i s s u es t o t h e St at e f o r St at e rev i e w

. Fo r

ex amp l e

, s o u rc es v e ry cl o s e t o Cl as s I are as m ay b e b et t er t re at ed b y a fi n e r g ri d res o l u t i o n t h at

t h e g en eri c St ep 2 “fi n e ” g ri d res o l u t i o n met eo ro l o g i cal fi el d s p ro v i d ed b y V IS T A S. In s o me

s i t u at i o n s

, h i g h er res o l u t i o n MM5 o r o t h er p ro g n o s t i c met eo ro l o g i cal d at as et s m ay b e av ai l ab l e

t h an t h e s t an d ard 1 2

- k m o r 3 6

- k m MM5 d at as et s p ro v i d ed b y V IS T A S

. Bec au s e i t i s n o t p o s s i b l e

t o an t i ci p at e al l o f t h e s i t u at i o n s w h ere t h ere w o u l d b e a b en efi t t o co n d u ct i n g mo re d et ai l ed

s o u rce

- s p eci fi c an al y s es

, t h e o p t i o n t o p u rs u e t h i s o p t i o n i s l eft as an o p en i s s u e, t o b e r es o l v ed

an d j u s t i fi ed b as ed o n s p e ci fi c fact o rs rel ev an t fo r t h e s o u rce i n q u es t i o n

.

A s o u rce

- s p eci fi c mo d el i n g p ro t o co l i s req u i red fo r each s o u rce. T h i s d o cu m en t s h o u l d d es cri b e

t h e d at a s o u rces an d mo d el co n fi g u rat i o n

, an d p ro v i d e rat i o n al e fo r an y ch an g es i n t h e mo d el

ap p ro ach fro m t h e co mmo n p ro t o co l

. T h i s s o u rce

- s p e ci fi c p ro t o co l mu s t b e p ro v i d ed fo r rev i ew

an d ap p ro v al b y t h e St at e

. T h e St at e w i l l s h are t h e p ro t o co l w i t h E P A an d t h e Fed e ral L an d

Man ag ers fo r t h ei r rev i e w

. D i s cu s s i o n o f ap p ro ach es t o s o u rce

- s p eci fi c mo d el i n g an d an o u t l i n e

o f t h e t y p i cal co n t en t s o f t h e s o u rce

- s p eci fi c p ro t o co l are p res en t ed i n Ch ap t er 5

. D i s cu s s i o n s

w i t h t h e reg u l at o ry au t h o ri t i es s h o u l d b e co n d u ct ed p ri o r t o d ev el o p men t o f a s o u rce

- s p e ci fi c

p ro t o co l t o en s u re al l o f t h e rel ev an t i s s u es ar e i n cl u d ed i n t h e p ro t o co l

.



### 4. 3 I n i t i al P r oc e d u r e f or B A R T E xe m p t i on

4

. 3

. 1 O ver vi ew o f I ni t i a l Ap p r o a ch

T h e fi rs t s t ep i n t h e co m mo n p ro t o co l

, t h e i n i t i al as s es s men t i n Fi g u re 4

- 1

, i s a s i mp l e p ro c ed u re

t o ev al u at e w h et h er a s o u rc e can b e ex emp t ed fro m B A R T co n t ro l s u s i n g a co n s i s t en t s et o f

met eo ro l o g i cal an d d i s p ers i o n o p t i o n s

. A p re

- co mp u t ed s et o f met eo ro l o g i cal fi l es an d a p re

d efi n ed C A L P U FF i n p u t o p t i o n co n fi g u rat i o n

, b as ed o n g u i d an ce i n t h e fi n al BA R T ru l e (7 0 FR

3 9 1 0 4

- 3 9 1 7 2 ) an d o t h er E P A an d F L A G mo d el g u i d an ce, w i l l al l o w rel at i v el y s i mp l e i n i t i al

s i mu l at i o n s

. T h e reg i o n al i n i t i al d o mai n i s d es i g n ed t o al l o w an y Cl as s I a reas w i t h i n t h e

V I S T A S are a t o b e ev al u at ed w i t h a s i n g l e met eo ro l o g i cal d at ab as e an d co n s i s t en t CA L P U F F

mo d el i n g o p t i o n s

. T h e s eco n d i mp o rt an t q u es t i o n t h at t h i s fi rs t s creen i n g s t ep w i l l an s w er i s

, i fV IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 3 9 i n i t i al mo d el i n g i n d i cat es a s o u rce may i mp act v i s i b i l i t y s i g n i fi can t l y

, w h at Cl as s I areas s h o u l d

b e i n cl u d ed i n a fi n er g ri d an al y s i s ? D u e t o t h e mu l t i t u d e o f fa ct o rs aff ect i n g t h e co n t ri b u t i o n o f a

s o u rce t o v i s i b i l i t y i n a Cl as s I area

, s i mp l e s cr een s o r ru l es o f t h u mb al o n e (s u ch as t h at t h e

cl o s es t Cl as s I are a w i l l p r o d u ce t h e co n t ro l l i n g v i s i b i l i t y i mp act s ) are n o t l i k el y t o b e u n i v ers al l y

rel i ab l e.

4

. 3

. 2 D i s cus s i o n o f 1 2

- k m I ni t i a l Ex e mp t i o n Mo d el

i n g

Met eo r o l o

g i ca l Fi el d

s

A reg i o n al i n i t i al d o mai n an d a s et o f p re

- co mp u t ed re g i o n al CA L M E T met eo ro l o g i cal fi l es w i l l

b e p rep ared fo r V IS T A S, t o al l o w an y Cl as s I areas w i t h i n t h e V IS T A S are a t o b e ev al u at ed w i t h

a co n s i s t en t m et eo ro l o g i cal d at ab as e an d co n s i s t en t C A L P U F F mo d el i n g o p t i o n s

.

T h e fo l l o w i n g t h ree y ears o f M M5 met eo ro l o g i cal d at a h av e b een as s emb l ed b y V IS T A S fo r u s e

i n t h e reg i o n al C A L P U FF mo d el i n g effo rt :

- 2 0 0 1 M M5 d at as et at 1 2 k m an d 3 6 k m g ri d (d ev el o p ed fo r E P A )

- 2 0 0 2 M M5 d at as et at 1 2 k m an d 3 6 k m g ri d (d ev el o p ed b y V I S T A S )

- 2 0 0 3 MM5 d at as et at 3 6 k m g ri d (d ev el o p ed b y t h e Mi d w es t R eg i o n al Pl an n i n g

O rg an i zat i o n ).

T h es e d at a s et s h av e b een p ro v i d ed t o E art h T ech b y V IS T A S

, an d fro m t h em E a rt h T e ch h as

p ro d u ced an n u al C A L M E T met eo ro l o g i cal fi l es at 1 2

- k m g ri d res o l u t i o n fo r t h e d o mai n s h o w n i n

Fi g u re 4

- 2

. T h e C A L M E T mo d el i n g o u t p u t fi l es i n t h e fo rm o f CA L P U F F

- r ead y t h ree

d i men s i o n al met eo ro l o g i cal fi l es w i l l b e av ai l ab l e o n e x t ern al h ard d ri v es t o t h e St at es an d o t h er

p art i es

.

T h e i n i t i al p ro ced u re t o d et ermi n e i f a B A R T

- el i g i b l e s o u rce i s s u b j ect t o BA R T u s es t h e p re

co mp u t ed C A L M E T m et eo ro l o g i cal f i el d s fo r t h e y ears 2 0 0 1

- 2 0 0 3 o n t h e 1 2

- k m CA L M E T

d o mai n i n Fi g u re 4

- 2 an d s i mu l at es w i t h C A L P U FF an y B A R T

- el i g i b l e s o u rce t o b e s creen ed

.

T h e C A L M E T s i mu l at i o n s w i l l b e d ev el o p ed u s i n g t h e h i g h es t res o l u t i o n MM5 d at a av ai l ab l e fo r

each y ear (i

. e

. , 3 6

- k m MM5 d at a fo r 2 0 0 3

, 1 2

- k m M M 5 d at a fo r 2 0 0 1 an d 2 0 0 2 ).

T h e d ev el o p men t o f t h e reg i o n al C A L M E T m et eo r o l o g i cal fi el d s fro m M M5 d at a w i l l b e

co n d u ct ed i n N o

- O b s e rv at i o n s (“ N o

- O b s ” ) mo d e. T h e M M5 d at a al r ead y r efl e ct as s i mi l at i o n o f

o b s erv at i o n al d at a an d are l i k el y t o ad eq u at el y ch aract eri z e reg i o n al w i n d p at t ern s t h at are

co n s i s t en t w i t h t h e 1 2

- k m g ri d s cal e. Bl en d i n g o f M M5 d at a w i t h l o cal o b s erv at i o n s ( w h i ch are

mai n l y at t h e s u rface) co u l d l ead t o w i n d s t ru ct u re s t h at may n o t b e real i s t i c u n d er s o me

co n d i t i o n s an d may res u l t i n p o o rer ch aract eri zat i o n o f t h e reg i o n al w i n d s

. T h u s

, t h e effo rt

req u i red t o p rep a re o b s erv at i o n al d at a s et s fo r C A L M E T fo r t h e l arg e reg i o n al d o mai n i n v o l v es

co n s i d erab l e e ffo rt t h at may n o t p ro v i d e co rres p o n d i n g i mp ro v em en t o f t h e w i n d fi el d

.V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 4 0 F i g ur e 4

- 2

. V I S T A S R eg i o na l 1 2

- k m R es o l uti o n C A L M E T M o del i ng D o m a i n (co l o r a rea w i th

terra i n co nto u rs ). The l o ca ti o ns o f t he 3 6

- k m r es o l u ti o n M M 5 g ri d po i n ts a re s ho w n o n t he pl o t.

Fo r 2 0 0 3

, t h e 3 6

- k m M M5 d at a w i l l b e u s ed as C A L M E T ’s i n i t i al g u es s fi el d an d t h en t h e

C A L M E T d i ag n o s t i c t errai n ad j u s t men t s (s ee Se ct i o n 3

. 1

. 1 ) w i l l b e ap p l i ed t o refl e ct t err ai n o n

t h e s cal e o f t h e CA L ME T g ri d (i

. e

. , 1 2

- k m ). W h en t h e 1 2

- k m M M5 (2 0 0 1 an d 2 0 0 2 ) d at a are

u s ed

, t h e d i ag n o s t i c C A L M E T t er rai n ad j u s t m en t s w i l l b e t u rn ed o ff s i n c e t h e g ri d res o l u t i o n o f

t h e MM5 d at a i s t h e s am e as t h e C A L M E T g ri d an d t h e t errai n ad j u s t men t s o n t h e 1 2

- k m g ri d

s cal e w i l l al read y b e refl e ct ed i n t h e MM5 d at as et

. In t h i s cas e, t h e MM5 w i n d s w i l l b e

i n t erp o l at ed b y CA L M E T t o t h e C A L M E T l ay ers an d C A L M E T ’s b o u n d ary l ay er mo d u l es w i l l

co mp u t e mi x i n g h ei g h t s

, t u rb u l en ce p a ra met ers an d o t h er met eo ro l o g i cal p ara met ers t h at a re

req u i red b y C A L P U F F.V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 4 1 I

mp a ct T hr es ho l d

T h e fi n al B A R T g u i d an ce reco mm en d s t h at t h e t h r es h o l d v al u e t o d efi n e w h et h er a s o u rc e

“co n t ri b u t es ” t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t i s 0

. 5 d v ch an g e fro m n at u r al co n d i t i o n s 1 4 (al t h o u g h St at es

may s et a l o w er t h res h o l d ). T h e 9 8 t h p ercen t i l e (8 t h h i g h es t an n u al ) 2 4

- h r av erag e p r ed i ct ed

i mp act at t h e Cl as s I are a, as c al cu l at ed u s i n g C A L P O S T Met h o d 6 ( mo n t h l y av er ag e rel at i v e

h u mi d i t y v al u es ), i s t o b e co mp ar ed t o t h i s co n t ri b u t i o n t h res h o l d v al u e. Fo r t h i s co mp ari s o n

, t h e

p red i ct ed i mp a ct at t h e Cl as s I ar ea o n an y d ay i s t ak e n t o b e t h e h i g h es t 2 4

- h r av er ag e i mp act at

an y recep t o r i n t h e Cl as s I a rea o n t h at d ay

. ( N o t e t h at t h e recep t o r w h er e t h e h i g h es t i mp act

o ccu rs c an ch an g e f ro m d ay t o d ay

. ) A cco rd i n g t o cl a ri fi cat i o n o f t h e B A R T g u i d an ce re cei v ed

fro m E P A

, fo r a t h ree

- y ear s i mu l at i o n t h e mo d el i n g v al u es t o b e co mp ared w i t h t h e t h res h o l d are

t h e g reat es t o f t h e t h ree an n u al 8 t h h i g h es t v al u es o r t h e 2 2 n d h i g h es t v al u e o v er al l t h ree y ears

co mb i n ed

, w h i ch ev er i s g re at er

.

Fo r t h e p u rp o s es o f t h e i n i t i al an al y s i s

, h o w ev er

, t h e h i g h es t va l u e o v er t h e t h re e

- y ea r p e ri o d (n o t

t h e 9 8 t h p ercen t i l e v al u e) i s t o b e co mp ared t o t h e co n t ri b u t i o n t h res h o l d

. T h i s en s u res a

s i g n i fi can t meas u re o f co n s erv at i s m i n t h e i n i t i al ap p ro ach

. V IS T A S w i l l ev al u at e t h e i n i t i al

C A L P U FF res u l t s t o d et ermi n e i f u s i n g t h e s i n g l e h i g h es t v al u e p ro v i d es t o o co n s erv at i v e a

s creen fo r ex e mp t i o n p u rp o s es

. If s o

, V IS T A S may i n creas e t h e n u mb er o f ex c eed an ces o f t h e

co n t ri b u t i o n t h res h o l d t h at w o u l d b e al l o w ed an d s t i l l q u al i fy t o ex e mp t a s o u rce

.

4

. 3

. 3 Mo d el Co nfi g ur a t i o n a nd S et t i ng s fo r I ni t i a l A na l ys i s

V I S T A S w i l l u s e C A L P U FF V ers i o n 5

. 7 5 4 an d CA L M E T V ers i o n 5

. 7

. T h es e v ers i o n s co n t ai n

en h an ce men t s fu n d ed b y t h e Mi n eral s Man ag em en t S erv i ce ( MM S) an d V I S T A S

. T h ey w e re

d ev el o p ed b y E art h T ech

, In c

. an d t h ey a re mai n t ai n ed o n t h e C A L P U F F w eb s i t e ( w w w

. s rc. co m )

fo r p u b l i c acces s

. T h i s v ers i o n i n cl u d es CA L M E T

, CA L P U FF, C A L P O S T

, C A L S U M

, an d

P O S T U T I L as w el l as C A L V I E W

.

T h e i n i t i al an al y s i s u s es a CA L P U F F co mp u t at i o n al d o mai n t h at i n cl u d es al l Cl as s I areas w i t h i n

3 0 0 k m o f a s o u rce. T h es e Cl as s I are as are s p eci fi ed i n t h e CA L P U FF co n t ro l fi l e fo r an al y s i s

.

St at es co u l d d e ci d e t o req u i re a d i f fer en t v al u e fo r t h e max i mu m d i s t an ce t h r es h o l d fo r t h e

C A L P U FF d o mai n

, d ep en d i n g o n t h e l o cat i o n s o f t h e Cl as s I areas i n t h ei r s t at es an d o t h er

fact o rs s u ch as met eo ro l o g i cal co n d i t i o n s an d t h e m ag n i t u d es o f t h e emi s s i o n s fro m B A R T

el i g i b l e s o u rces

. T h e r eg i o n al C A L M E T d o mai n w i l l b e u n ch an g ed b y t h es e ad j u s t men t s

.

A l s o

, t h e i n i t i al ap p ro ach i s d es i g n ed t o s i g n i fi can t l y red u ce t h e C A L P U FF s i mu l at i o n t i me b y

res t ri ct i n g t h e C A L P U F F co mp u t at i o n al d o mai n s i ze t o i n cl u d e o n l y areas w h er e s i g n i fi can t

i mp act s a re feas i b l e r at h er t h an t h e en t i re r eg i o n al d o mai n

. C A L P U FF al l o w s i t s co mp u t at i o n al

d o mai n t o b e s p eci fi ed as a s u b s et o f t h e CA L M E T m e t eo ro l o g i cal d o mai n b y s et t i n g s w i t h i n t h e

1 4 A s d e s c r i b e d i n F o o t n o t e 5 o n p a g e 6

, S t a t e s h a v e t h e o p t i o n o f d e f i n i n g n a t u r a l c o n d i t i o n s a s e i t h e r t h e a n n u a l

a v e r a g e d e f a u l t c o n d i t i o n s o r t h e a v e r a g e o f t h e 2 0 % b e s t n a t u r a l c o n d i t i o n d a y s

.V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 4 2 C A L P U FF i n p u t fi l e. T h e ad v an t ag e o f s el e ct i n g a s mal l er C A L P U FF co mp u t at i o n al d o mai n i n

t h e reg i o n al C A L P U FF s i mu l at i o n s i s t h at CA L P U F F ru n t i me i s p ro p o rt i o n al t o t h e n u mb er an d

res i d en ce t i m e o f t h e p u ffs o n t h e d o mai n (an d o t h er f act o rs s u ch as t h e n u mb er o f re cep t o rs an d

t h e i n t ern al t i me s t ep co mp u t ed b y t h e mo d el )

. A C A L P U F F d o m ai n co v e ri n g an a rea 3 0 0 k m

fro m a s o u rce i n al l d i rect i o n s w o u l d i n v o l v e o n l y 5 0 x 5 0 1 2

- k m g ri d c el l s

, w h i ch w i l l req u i re

mo d es t co mp u t at i o n al res o u rc es

.

C A L M E T o u t p u t fi l es fo r t h e V IS T A S reg i o n al d o m ai n s h o w n i n Fi g u re 4

- 2 w i l l b e p ro v i d ed t o

V I S T A S b y E art h T ech

. T h es e fi l es w i l l b e i n C A L P U F F

- r ead y fo rm at

, an d as s u ch

, n o

C A L M E T u s er i n p u t s w i l l b e r eq u i red

. A n o p t i o n i n CA L M E T al l o w s fi n er g ri d C A L M E T i n p u t

fi l es t o b e cal cu l at ed fro m t h e 1 2

- k m C A L M E T fi l es

.

T h e b as i c ch a ract e ri s t i cs o f t h e C A L M E T

, C A L P U FF an d C A L P O S T co n fi g u rat i o n s fo r t h e

i n i t i al an al y s es are l i s t ed b el o w

.

CA L ME T Mo d el

i ng Co nfi g ur a t i o n (1 2

- k m i ni t i a l ex e mp t i o n mo d el

i ng )

T h e C A L M E T mo d el co n fi g u rat i o n fo r t h e reg i o n al C A L M E T s i mu l at i o n s w i l l b e d e fi n ed b y

E a rt h T e ch i n co l l ab o rat i o n w i t h t h e V IS T A S St at es

. T h e b as i c mo d el co n fi g u rat i o n w i l l fo l l o w

t h e reco m men d ed I W A Q M g u i d an c e ( E P A

, 1 9 9 8 ; P ag es A

- 1 t h ro u g h A

- 6 )

, ex cep t as n o t ed

b el o w

.

T h e b as i c feat u r es o f t h e mo d el i n g s i mu l at i o n are t h e f o l l o w i n g :

- Mo d el i n g p eri o d : 3 y ears (2 0 0 1

- 2 0 0 3 )

- M et eo ro l o g i cal i n p u t s : MM5 d at a p ro v i d e i n i t i al g u es s fi el d s i n C A L M E T

- C A L M E T g ri d r es o l u t i o n : 1 2

- k m (s ame L a mb ert C o n fo rmal co o rd i n at e s y s t em an d g ri d

cel l s as t h e 1 2

- k m 2 0 0 1 / 2 0 0 2 M M5 s i mu l at i o n s )

- C A L M E T v e rt i cal l ay ers : 1 0 l ay ers

. C el l fac e h ei g h t s (met ers ): 0

, 2 0

, 4 0

, 8 0

, 1 6 0

, 3 2 0

,

6 4 0

, 1 2 0 0

, 2 0 0 0

, 3 0 0 0

, 4 0 0 0

.

- C A L M E T mo d e: N o

- O b s erv at i o n s mo d e i n cl u d i n g o p t i o n t o read o v erw at er d at a d i r ect l y

fro m M M5

.

- D i ag n o s t i c o p t i o n s : IW A Q M d e fau l t v al u es

, ex cep t as fo l l o w s : d i ag n o s t i c t errai n

b l o ck i n g an d s l o p e fl o w al g o ri t h ms u s ed fo r 2 0 0 3 s i mu l at i o n s (u s i n g 3 6

- k m MM5 d at a)

, b u t

n o d i ag n o s t i c t errai n ad j u s t m en t s i n 2 0 0 1 an d 2 0 0 2 s i m u l at i o n (u s i n g 1 2

- k m MM5 d at a)

- C A L M E T o p t i o n s d eal i n g w i t h rad i u s o f i n fl u en ce p aram et ers (R1

, R2

, RM A X 1

, R M A X 2

,

RM A X 3 ), BI A S, I C A L M p a ra met ers are n o t u s ed i n N o

- O b s e rv at i o n s mo d e

.V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 4 3 - T E R R A D (t er rai n s cal e) i s req u i red fo r ru n s w i t h d i ag n o s t i c t errai n ad j u s t men t s (i

. e.

, t h e

2 0 0 3 s i mu l at i o n s ). V al u es o f

~ 1 0

- 2 0 k m w i l l b e t es t ed

, an d an ap p ro p ri at e v al u e

d et ermi n ed

.

- L an d u s e d efi n i n g w at er: J W A T 1

= 5 5

, J W A T 2

= 5 5 (l arg e b o d i es o f w at e r). T h i s fe at u re

al l o w s t h e t e mp e rat u re fi el d o v er l arg e b o d i es o f w at e r s u ch as t h e A t l an t i c O ce an an d t h e

G r eat l ak es t o b e p ro p erl y ch ar act eri z ed b y b u o y o b s e r v at i o n s

.

- Mi x i n g h ei g h t av erag i n g p aramet e r ( M N M D A V ) w i l l b e d et ermi n ed b y E art h T ech fo r t h e

r eg i o n al s i mu l at i o n s b as ed o n s en s i t i v i t y t es t s

. T h e p u rp o s e o f t h e t es t i n g i s t o o p t i mi ze t h e

v ari ab l e t o al l o w s p at i al v ari ab i l i t y i n t h e mi x i n g h ei g h t fi el d

, b u t w i t h o u t ex c es s i v e n o i s e.

- G eo p h y s i cal d at a fo r r eg i o n al ru n s : SR T M

- G T O P O 3 0 3 0

- arcs e c t e rr ai n d at a, Co mp o s i t e

T h e me G ri d ( C T G ) U S G S 2 0 0 m l an d u s e d at as et

. Re f eren c es fo r t h es e an d o t h e r C A L M E T

d at as et s can b e fo u n d o n t h e C A L P U F F d at a p a g e o f t h e o ffi ci al C A L P U F F s i t e

( w w w

. s rc

. co m )

.

CA L P U FF Mo d el

i ng Co nfi g u r a t i o n (I ni t i a l ex e mp t i o n mo d el

i ng )

T h e C A L P U FF mo d el co n fi g u rat i o n fo r t h e reg i o n al CA L P U F F i n i t i al s i mu l at i o n s w i l l fo l l o w t h e

reco m men d ed I W A Q M g u i d an ce ( E P A

, 1 9 9 8 ; Pag es B

- 1 t h ro u g h B

- 8 ), ex cep t as n o t ed b el o w :

- C A L P U FF d o m ai n co n fi g u red t o i n cl u d e t h e s o u rce an d al l Cl as s I areas w i t h i n 3 0 0 k m o f

t h e s o u rce p l u s 5 0 k m b u ffe r zo n e i n ea ch d i rect i o n

. C A L P U FF i s r eco m men d ed fo r al l

s o u rce

- re cep t o r d i s t an c es t o b e co n s i d ered i n t h e B A R T an al y s es

.

- Ch emi c al m ech an i s m : M E S O P U FF II mo d u l e

- Sp eci es mo d el e d : S O 2 , S O 4 , N O

x , H N O 3 , N O 3 an d p art i cu l at e mat t er i n s i ze cat eg o ri es o f

< 0

. 6 2 5 μ m

, 0

. 6 2 5

- 1

. 0 μ m

, 1

. 0

- 1

. 2 5 μ m

, 1

. 2 5

- 2

. 5 μ m

, 2

. 5

- 6

. 0 μ m an d 6

- 1 0 μ m a ero d y n a mi c

d i amet ers

. A s n o t ed b el o w

, t h e p art i cu l at e m at t er emi s s i o n s b y s i ze c at eg o ry w i l l b e

co mb i n ed i n t o t h e ap p ro p ri at e s p eci es fo r t h e v i s i b i l i t y an al y s i s (i

. e.

, el e men t al carb o n ( E C ),

fi n e P M o r “s o i l ” ( < 2

. 5 μ m i n d i a met e r), co a rs e P M ( b et w e en 2

. 5

- 1 0 μ m i n d i am et er) an d

o rg an i cs (c al l ed s eco n d a ry o rg an i c a ero s o l s (S O A ) i n t h e C A L P O S T p o s t p ro ces s o r)

.

- E mi s s i o n rat es fo r mo d el i n g b as ed o n E P A B A R T g u i d an ce, i

. e

. , m ax i mu m 2 4

- h o u r act u al

emi s s i o n rat e w i t h n o r mal o p er at i o n s fro m t h e h i g h es t emi t t i n g d ay o f t h e met eo ro l o g i cal

p eri o d mo d el ed (ex cl u d i n g d ay s w h er e s t art

- u p

, s h u t d o w n o r mal fu n ct i o n s o ccu rr ed

s o met i me d u ri n g t h e d ay

. ) N o t e t h at p o t en t i al emi s s i o n s are u s ed t o d et ermi n e i f a s o u rce i s

B A R T

- el i g i b l e, b u t 2 4

- h o u r av erag e max i mu m e mi s s i o n s are u s ed fo r mo d el i n g p u rp o s es

(7 0 F R 3 9 1 6 2 ). Po l l u t an t s co n s i d ered i n cl u d e S O 2 , H 2 S O 4 , N O

x an d P M 1 0

.

Co n d e n s ab l e emi s s i o n s are co n s i d ered as p ri m ary f i n e p art i cu l at e mat t er an d al l o cat ed

eq u al l y t o t h e t w o s u b mi c ro m et er

- p a rt i cl e s i ze cl as s es

. If act u al s o u rc e emi s s i o n s d at a a re

n o t av ai l ab l e, t h e mo d el i n g s h o u l d b e b as ed o n p ermi t l i mi t s

. If s o u rce

- s p e ci fi c s i zeV IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 4 4 cat eg o ri es a re n o t av ai l ab l e, t h en A P

- 4 2 fact o rs ma y b e u s ed fo r s o u rces w h er e A P

- 4 2

fact o rs are av ai l ab l e

. Fo r s o u rces w h er e A P

- 4 2 f act o rs are n o t av ai l ab l e, al t ern at i v e

ap p ro ach es t o s p eci at i o n a re g i v en b el o w

.

E x cl u d ed fro m t h e mo d el i n g are p o l l u t an t s w i t h p l an t

- w i d e e mi s s i o n s l es s t h an d e m i n i m i s

l ev el s (4 0 t o n s p er y ear fo r SO 2 an d N O

x an d 1 5 t o n s p er y ear fo r P M 1 0 ). D e m i n i m i s l ev el s

are p l an t w i d e fo r ea ch v i s i b i l i t y

- i mp ai ri n g p o l l u t an t

, s o i n d i v i d u al u n i t s may b e mo d el ed

ev en i f t h ey h av e e mi s s i o n s b el o w d e m i n i m i s i f t h e p l a n t t o t al i s g reat er t h an d e m i n i m i s

.

- Part i cu l at e e mi s s i o n s s p eci at i o n : Break d o w n

, as ap p ro p ri at e, fi l t erab l e an d co n d en s ab l e

p art i cu l at e mat t e r i n t o t h e fo l l o w i n g s p eci es c at eg o ri es : el em en t al carb o n (s o o t ), “s o i l ” (fi n e

PM < 2

. 5 μ m d i am et er)

, co ars e p art i cu l at e m at t er (2

. 5

- 1 0 μ m d i am et er) an d o rg an i cs

. T h e

p ro ces s i s i l l u s t rat ed i n Fi g u re 4

- 3

. If s o u r ce

- s p e ci fi c s p eci at ed e mi s s i o n s fact o rs are n o t

av ai l ab l e, A P

- 4 2 fact o rs o r s p e ci at i o n i n fo rmat i o n d e v el o p ed b y t h e N at i o n al Pa rk Se rv i ce

( h t t p : / / w w w 2

. n at u re. n p s

. g o v / ai r/ p e rmi t s / ect / i n d ex

. cf m ) can b e u s ed t o es t i mat e t h e PM

s p eci at i o n fo r man y s o u r ce s ect o rs

.

F i g ur e 4

- 3

. S peci a ti o n o f P M

- 1 0 E m i s s i o ns

. ( P M C i s co a rs e pa rti c ul a te m a tt er

-- 2

. 5 to 1 0 μ m

di a m ete r. ) P M

- 1 0

F i l t e r a b l e C o n d e n s a b l e

E C P M

- 2

. 5 P M C P M

(i n c l u d i n g

H 2 S O 4 )

As Pri m

. S O 4 ) O r g a n i c P M

( S O A )

E C S o i l P M C S O 4

f ( R H ) N o n

- S O 4

I n o r g a n i c O CV IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 4 5 O t h er w i s e

, as s u mp t i o n s w i l l n eed t o b e p ro p o s ed b y t h e s o u rce

, an d rev i e w ed an d ap p ro v ed

b y t h e St at e. Po s s i b l e acc ep t ab l e al t ern at i v e ap p ro ach e s t o es t i mat i n g s p eci at i o n i n cl u d e t h e

fo l l o w i n g :

 Sp eci at i o n p ro fi l es d ev el o p ed b y t h e S M O K E e mi s s i o n s mo d el fo r u s e i n

V I S T A S ’ C M A Q reg i o n al ai r q u al i t y mo d el i n g (av ai l ab l e at h t t p : / / w w w

. v i s t as

s es arm

. o rg / B A R T / cal p u ff

. as p )

.

 T h e ap p ro ach d es cri b ed i n a m emo av ai l ab l e at h t t p : / / w w w

. v i s t as

s es arm

. o rg / B A R T / cal p u ff

. as p

, w h i ch p ro v i d es reas o n a b l y co n s erv at i v e es t i mat es

i n s i t u at i o n s w h ere d at a are i n co mp l et e

.

- Cl as s I re cep t o rs : U s e F L M Cl as s I r ecep t o r l i s t w i t h re cep t o r el ev at i o n s p ro v i d ed

(av ai l ab l e f ro m t h e N PS)

.

- C A L P U FF mo d el o p t i o n s : U s e IW A Q M ( E P A

, 1 9 9 8 ) d efau l t g u i d an ce, i n cl u d i n g

Pas q u i l l

- G i ffo rd d i s p ers i o n co e ffi ci en t s

.

- O zo n e d at as et

– u s e o b s erv ed o zo n e d at a fo r 2 0 0 1

- 2 0 0 3 fro m C A S T N et an d A I RS s t at i o n s

.

O n l y n o n

- u rb an o zo n e s t at i o n s s h o u l d b e u s ed i n t h e O Z O N E

. D A T fi l e. Mo n t h l y av erag e

o zo n e (b ack u p ) b ack g ro u n d v al u es are t o b e co mp u t ed b as ed o n d ay t i me av erag e o zo n e

co n cen t rat i o n s fro m t h e O Z O N E

. D A T fi l e (6 a m

- 6 p m av erag e o zo n e co n cen t r at i o n s

co mp u t ed b y mo n t h ).

- Back g ro u n d a mmo n i a co n c en t rat i o n : In CA L P U F F, u s e co n s t an t (0

. 5 p p b ) v al u e fo r

am mo n i a.

- Pu f f r ep res en t at i o n : i n t eg r at ed p u ff s a mp l i n g met h o d o l o g y

.

- Bu i l d i n g d o w n w as h : Ig n o re b u i l d i n g d o w n w as h u n l e s s s o u rce i s w i t h i n 5 0

- k m o f a Cl as s I

area an d t h e St at e i n s t ru ct s t h e s o u rc e t o s p e ci fi cal l y co n s i d er b u i l d i n g d o w n w as h

.

CA L P O S T a nd P O S T U T I

L Co nfi g ur a t i o n (I ni t i a l ex e mp t i o n mo d el

i ng )

- U s e V i s i b i l i t y Met h o d 6 i n C A L P O S T

- Sp eci es co n s i d ered i n v i s i b i l i t y an al y s i s : SO 4 , N O 3 , E C, S O A (i

. e.

, co n d en s ab l e o rg an i c

emi s s i o n s ), s o i l

, co ars e P M

- N at u ral b a ck g ro u n d l i g h t ex t i n ct i o n : Sev eral o p t i o n s are a ccep t ab l e at t h e d i s cret i o n o f t h e

St at e: (1 ) A s i n g l e an n u al av erag e n at u r al b ack g ro u n d ex t i n ct i o n fo r each Cl as s I are a, as

p res en t ed i n A p p en d i x B o f E P A ’s n at u ral co n d i t i o n s g u i d an ce (E P A

, 2 0 0 3 b ); (2 ) A s i n g l e

v al u e t h at rep res en t s t h e av er ag e h a ze i n d ex o n t h e 2 0 % b es t n at u ral co n d i t i o n s d ay s

, ag ai n

as p res en t ed i n t h e s am e A p p en d i x B; o r (3 ) A mo n t h l y av er ag e n at u ral b a ck g ro u n d as

cal cu l at ed b y C A L P O S T u n d er Met h o d 6

, b as ed o n an n u al av er ag e d ef au l t n at u ralV IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 4 6 co n d i t i o n s co mp o n en t co n cen t rat i o n s an d mo n t h l y av e rag e f(R H ) v al u es fo r t h e c en t ro i d o f

t h e Cl as s I a rea

, f ro m T ab l e A

- 3 i n t h e n at u ral co n d i t i o n s g u i d an ce d o cu men t

, .

A s p eci al p ro c ed u re i s n eed ed fo r o p t i o n s 1 an d 2

, s i n c e C A L P O S T req u i r es i n p u t o f n at u ral

b ack g ro u n d co n cen t rat i o n s o f P M co mp o n en t s w h i l e t h e b ack g ro u n d s fo r o p t i o n s 1 an d 2

are ex p res s ed i n E P A ’s g u i d an ce d o cu men t as ex t i n ct i o n co effi ci en t s o r h az e i n d i ces (i n

d eci v i ew s )

. In o rd er t o p ro d u ce t h e ap p ro p ri at e n at u r a l b ack g ro u n d i n C A L P O S T fo r t h es e

o p t i o n s

, u s e E q u at i o n 3

- 2 t o cal cu l at e t h e ex t i n ct i o n c o effi ci en t t h at co rr es p o n d s t o E P A ’s

h aze i n d ex v al u e fo r t h e Cl as s I area (i f n ec es s ar y )

, s u b t ract t h e Ray l ei g h s cat t eri n g v al u e o f

1 0 M m - 1

, an d en t er a s o i l co n c en t rat i o n (i n μ g / m 3 ) i n t o C A L P O S T t h at i s n u me ri cal l y eq u al

t o t h i s res u l t

. (Si n ce t h e ex t i n ct i o n effi ci en cy o f s o i l i s 1 m 2 / g

, E q u at i o n 3

- 1 s h o w s t h at t h i s

p ro ces s p ro d u ces a b ack g ro u n d ex t i n ct i o n t h at eq u al s t h e E P A ’s v al u e

. ) L eav e t h e

co n cen t rat i o n s o f al l o t h er s p eci es b l an k

, s i n c e t h e n u mb er t h at i s en t e red r ep res en t s

ex t i n ct i o n b y al l co mp o n en t s

.

- L i g h t ex t i n ct i o n effi ci en ci es : U s e E P A (2 0 0 3 a) v a l u es

. If a s o u rce ch o o s es

, t h e n e w

IMP R O V E al g o ri t h m fo r c al cu l at i n g l i g h t ex t i n ct i o n (s ee S ect i o n 3

. 2

. 3 ) may b e u s ed i n

ad d i t i o n t o t h e d efau l t IMPR O V E al g o ri t h m. ( Cal cu l at i o n s w o u l d n eed t o b e p erfo rmed

o u t s i d e CA L P O S T o r C A L P O S T w o u l d n eed t o b e mo d i fi ed t o acco mmo d at e t h e n ew

al g o ri t h m. )

- N i t rat e rep a rt i t i o n i n g i n PO S T U T I L : D o n o t u s e fo r t h e i n i t i al mo d el i n g

.

T h e i n i t i al ru n res u l t s w i l l b e b as ed o n t h e h i g h es t ch an g e i n l i g h t ex t i n ct i o n (d eci v i ew s ) fro m

n at u ral co n d i t i o n s o v er t h e t h ree

- y ear mo d el i n g p eri o d fo r each Cl as s I a rea co n s i d ered

.

Pred i ct ed ch an g es ex c eed i n g t h e “co n t ri b u t i o n ” t h res h o l d (0

. 5 d eci v i e w s ) w i l l t ri g g er a fi n er g ri d

C A L P U FF mo d el i n g an al y s i s

.



### 4. 4 F i n e r G r i d M od e l i n g P r oc e d u r e s

4

. 4

. 1 Ra t i o na l e fo r a nd O ver vi ew o f Fi ner G r i d Mo d e l i ng Ap p r o a ch

T h e re are t w o p o t en t i al ap p l i cat i o n s fo r fi n er g ri d C A L P U F F mo d el i n g :

BA R T Ex cl us i o n Mo d el i ng

. Fi rs t

, fi n er g ri d C A L P U FF mo d el i n g can b e u s ed t o d e mo n s t rat e

t h at a s o u rce d o es n o t cau s e o r co n t ri b u t e t o v i s i b i l i t y i mp ai rm en t i n an y Cl as s I areas

, an d t h u s

can b e ex cl u d ed f ro m B A R T co n t ro l s

. A s s h o w n i n Fi g u re 4

- 1

, i f t h e i n i t i al reg i o n al mo d el i n g

res u l t s are n o t b el o w t h e t h res h o l d fo r v i s i b i l i t y i mp act s

, t h e n ex t s t ep i s t o co n d u ct mo d el i n g

u s i n g a fi n er g ri d res o l u t i o n fo r t h e met eo ro l o g i cal fi el d s an d t h e t reat m en t o f t err ai n eff ect s an d

l an d u s e v ari ab i l i t y

. In t h e fi n er g ri d mo d el i n g t h e p red i ct ed v i s i b i l i t y i mp ai rmen t t h at i s

co mp ar ed t o t h e t h res h o l d i s b as ed o n t h e BA R T g u i d an ce o f t h e 9 8 t h p ercen t i l e ch an g e i n

d eci v i ew s v al u e rat h er t h an t h e mo r e co n s e rv at i v e h i g h es t v al u e u s ed i n t h e i n i t i al an al y s i s

.

T h e B A R T g u i d an ce i n d i cat es t h at t h e e mi s s i o n s rat e t o b e u s ed fo r s u ch mo d el i n g i s t h e h i g h es t

2 4

- h r rat e d u ri n g t h e mo d el i n g p eri o d

. D ep en d i n g o n t h e av ai l ab i l i t y o f s o u rce d at a, t h e fo l l o w i n gV IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 4 7 emi s s i o n s i n f o rmat i o n (l i s t ed i n o rd er o f p ri o ri t y ) s h o u l d b e u s ed w i t h CA L P U FF fo r B A R T

ex cl u s i o n mo d el i n g :

- 2 4 h r m ax i mu m v al u e e mi s s i o n s fo r t h e p eri o d 2 0 0 1

- 2 0 0 3 (Co n t i n u o u s E mi s s i o n Mo n i t o r,

C E M d at a)

- 2 4 h r max i mu m v al u e f ro m co n t i n u o u s emi s s i o n s mo n i t o ri n g d at a

- f aci l i t y s t ack t es t e mi s s i o n s

- p o t en t i al t o e mi t

- p er mi t al l o w ab l e emi s s i o n s

, i f av ai l ab l e

- emi s s i o n s fact o rs fro m A P

- 4 2 s o u r ce p ro fi l es

Q ua nt i fy Be nefi t s o f BA R T

. T h e s e co n d ap p l i cat i o n o f refi n ed mo d el i n g i s t o q u an t i fy t h e

v i s i b i l i t y b en efi t s fro m t h e B A R T co n t ro l o p t i o n s

. T h i s i s acco mp l i s h ed b y ru n n i n g CA L P U F F

w i t h t h e b as el i n e e mi s s i o n s rat es an d ag ai n w i t h e mi s s i o n s aft er B A R T co n t ro l s

. It i s i mp o rt an t

t h at emi s s i o n red u ct i o n s b e ev al u at ed i n t h e p o s t p ro ce s s i n g s t ep rat h er t h an b y u s i n g “n eg at i v e”

emi s s i o n rat es i n t h e CA L P U FF mo d el

. T h e ch e mi cal s ch eme r eq u i res t h at emi s s i o n rat es al w ay s

b e p o s i t i v e.

Fo r an y o f t h es e ap p l i cat i o n s

, a s o u rce

- s p eci fi c mo d el i n g p ro t o co l t h at d efi n es s o u rce p ro p ert i es

an d t h e s p eci fi c mo d el co n fi g u r at i o n i s req u i red

. A s d i s cu s s ed i n Sect i o n 5

, t h e s o u rc e s p eci fi c

p ro t o co l s h o u l d i n cl u d e s o u rce

- s p eci fi c emi s s i o n s d at a an d can ref er t o t h i s d o cu men t fo r al l

met h o d s an d as s u mp t i o n s t h at fo l l o w t h i s co m mo n p ro t o co l

.

4

. 4

. 2 Mo d el Co nfi g ur a t i o n a nd S et t i ng s fo r Fi ner G r i d Mo d el

i ng

G ri d res o l u t i o n s u b s t an t i al l y b et t er t h an 1 2

- k m i s n eed e d fo r a fi n e r g ri d C A L P U F F as s es s men t o f

v i s i b i l i t y i mp act s i n mo s t cas es i n v o l v i n g Cl as s I areas i n co mp l ex t errai n o r co as t al areas

. T h u s

,

t h e CA L M E T fi n e g ri d res o l u t i o n i n t h e s u b reg i o n al mo d el i n g d o mai n s u s ed fo r fi n er g ri d

mo d el i n g w i l l d ep en d o n t h e t errai n

, l an d u s e (es p eci al l y co as t al b o u n d ari es ), l o cat i o n o f t h e

s o u rce, d i s t an ce o f t h e s o u rce fro m Cl as s I are as

, a n d t o t al s i ze o f t h e s u b reg i o n al mo d el i n g

d o mai n

.

V I S T A S St at es h av e 2 0 0 1

- 2 0 0 3 CA L M E T fi l es fo r fi v e 4

- k m s u b

- reg i o n al d o mai n s as i l l u s t rat ed

i n Fi g u re 4

- 4

. T h e s u b d o mai n s are d es i g n ed t o ad d res s al l BA R T el i g i b l e s o u rces w i t h i n each

V I S T A S s t at es an d al l Cl as s I areas w i t h i n 3 0 0 k m o f t h e B A R T

- el i g i b l e s o u rces

. Fo r ap p l i cat i o n

fo r a s i n g l e s o u rce

, a s mal l er d o mai n o f ro u g h l y 2 0 0

- 3 0 0 k m b y 2 0 0

- 3 0 0 k m i s re co m men d ed

. Req u es t s t o o b t ai n t h e 4

- k m C A L M E T fi l es s h o u l d b e mad e t o t h e St at e B A R T r ep res en t at i v es

.V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 4 8 F i g ur e 4

- 4

. Th e fi v e s u breg i o na l do m a i ns fo r 4

- k m C A L M ET m o d el i ng

.

In s o me i n s t an ces

, as p art o f t h e s o u rce

- s p eci fi c p ro t o c o l

, a s o u rce may p ro p o s e t o t h e St at e t o u s e

an ev en fi n er g ri d s i mu l at i o n t o p ro p erl y ch ar act eri z e t h e fl o w fi el d s an d l an d u s e ch an g es t h at

affe ct d i s p ers i o n

. A n ap p l i cat i o n f o r s o u rce

- rec ep t o r d i s t an ces w i t h i n ab o u t 5 0 k m may req u i re a

g ri d res o l u t i o n l es s t h an 1 k m i f co mp l ex t err ai n e ffect s are l i k el y t o b e i mp o rt an t

. T h i s

d et ermi n at i o n s h o u l d b e mad e o n a cas e

- b y

- c as e b as i s

. T h er e i s n o t a s i n g l e d i s t an ce at w h i ch a

p art i cu l ar g ri d s i ze i s ap p ro p ri at e

. It d ep en d s o n fact o r s s u ch as t h e co mp l ex i t y o f t h e t er rai n

, t h e

s o u rce

- re cep t o r d i s t an ces i n v o l v ed

, t h e l o c at i o n o f t h e s o u rce rel at i v e t o t h e t errai n f eat u res

, t h e

p h y s i cal s t ack p aramet ers ( e. g

. , a t al l s t ack i n co mp l ex t errai n may b e u n aff ect ed b y t h e t errai n

fo rced fl o w ), p ro x i mi t y o f t h e s o u rc e an d Cl as s I are a t o a co as t l i n e, an d o t h er fa ct o rs i n cl u d i n g

av ai l ab i l i t y o f rep res en t at i v e o b s erv at i o n al d at a

.

T h e fi n e r g ri d C A L M E T s i mu l at i o n s w er e ru n i n h y b ri d mo d e, u s i n g b o t h MM5 d at a t o d efi n e

t h e i n i t i al g u es s fi el d s an d met eo ro l o g i cal o b s erv at i o n al d at a i n t h e St ep 2 cal cu l at i o n s

.

O v e r w at er (b u o y ) d at a w i l l b e p ro v i d ed i n ad d i t i o n t o t h e h o u rl y s u rface met eo ro l o g i cal

o b s erv at i o n s

, p reci p i t at i o n o b s erv at i o n s an d t w i c e

- d a i l y u p p er ai r s o u n d i n g d at a.V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 4 9 A d o mai n

- s p eci fi c s et o f mo d el i n g p ara met e rs w i l l b e d efi n ed fo r each s u b r eg i o n al d o mai n

. T h e

p ro p er s el ect i o n o f t h e C A L M E T d i ag n o s t i c w i n d fi el d p aram et ers t h at are u s ed t o b l en d

o b s erv at i o n s w i t h t h e St ep 1 w i n d fi el d d ep en d s o n fact o rs s u ch as t h e l o c at i o n s o f t h e

met eo ro l o g i cal s t at i o n s rel at i v e t o t errai n an d co as t al feat u res ( w h i ch a ffect s t h e

rep res en t at i v en es s o f t h e o b s erv at i o n al d at a), t h e t errai n l en g t h s cal e, an d t h e q u al i t y (res o l u t i o n )

o f t h e MM5 d at a u s ed t o d efi n e t h e i n i t i al g u es s fi el d an d i t s ab i l i t y t o p ro p erl y res o l v e w i n d

fl o w s o n t h e fi n e

- s cal e C A L M E T d o mai n

. T h e d e fi n i t i o n o f t h e p ro p er C A L M E T p a ra met ers i s

d o n e as p a rt o f s en s i t i v i t y t es t i n g w h er e mo d el p e rfo rm an ce i s ev al u at ed ag ai n s t av ai l ab l e

o b s e rv at i o n s an d ex p e ct ed t er rai n e ffe ct s

, s u ch as ch an n el i n g o f fl o w s w i t h i n a v al l ey

.

In ad d i t i o n t o t h e b et t er g ri d res o l u t i o n an d t h e i n t ro d u ct i o n o f o b s erv at i o n al d at a i n t h e fi n e r g ri d

s i mu l at i o n s

, s ev eral o t h er mo d el i n g refi n e men t s can en h an ce t h e acc u r acy o f t h e fi n er g ri d

mo d el i n g

. T h es e i n cl u d e u s e o f t h e h i g h er res o l u t i o n t errai n D E M d at a (

~ 3 arc s ec U S G S d at a)

i n d efi n i n g t h e g ri d d ed t err ai n fi el d s an d ap p l i cat i o n o f t h e am mo n i a l i mi t i n g m et h o d i n t h e

P O S T U T I L p o s t

- p ro c es s o r. O t h er w i s e

, t h e s o u r ce co n fi g u rat i o n

, emi s s i o n s

, p o l l u t an t s p eci at i o n

,

Cl as s I recep t o rs

, o zo n e d at as et s an d C A L P U FF mo d e l o p t i o n s w i l l b e t h e s ame as i n t h e i n i t i al

ru n s

. Si mi l arl y

, C A L P O S T w i l l b e u s ed i n t h e s ame man n er as fo r t h e i n i t i al an al y s es

. H o w ev er,

P O S T U T I L can b e u s ed t o rep art i t i o n n i t rat e i n t h e fi n er g ri d mo d el i n g

, u s i n g b ack g ro u n d

am mo n i a co n c en t rat i o n s ac co rd i n g t o t h e I W A Q M Ph a s e 2 r ep o rt (I W A Q M

, 1 9 9 8 )

.

Fo r t h e fi n e r g ri d B A R T ex cl u s i o n an al y s i s

, t h e t es t fo r ev al u at i n g w h et h er a s o u rc e i s

co n t ri b u t i n g t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t i s b as ed o n t h e 9 8 t h p ercen t i l e mo d el ed v al u e (r at h er t h an t h e

h i g h es t p red i ct ed v al u e u s ed fo r t h e i n i t i al ev al u at i o n ), w h i ch i s co n s i s t en t w i t h E P A ’s B A R T

g u i d an ce.



### 4. 5 P r e s e n t at i on of M od e l i n g R e s u l t s

T h e C A L P O S T p ro c es s i n g co mp u t e s t h e d ai l y max i m u m ch an g e i n d eci v i e w s

. A s amp l e o f t h e

s u mma ry t ab l e p ro d u ced b y C A L P O S T i s s h o w n i n T ab l e 4

- 1

. Fo r ev al u at i n g co mp l i an c e w i t h

t h e V IS T A S s creen i n g t h r es h o l d

, t h e h i g h es t ch an g e i n ex t i n ct i o n v al u e, l o c at ed at t h e b o t t o m o f

t h e C A L P O S T l i s t fi l e i s co mp ared t o t h e t h res h o l d v al u e (e. g

. , 0

. 5 d v )

. Fo r ex a mp l e, i n t h e

s amp l e s h o w n i n T ab l e 4

- 1

, t h e s u mma ry at t h e b o t t o m s h o w s t h at t h e h i g h es t v i s i b i l i t y i mp act i s

1

. 2 1 9 d v

, w i t h 9 d ay s o v er t h e y ear s h o w i n g v al u es g reat er t h an 0

. 5 d v

. T h er efo re t h i s s o u rce

w o u l d n o t p as s t h e i n i t i al an al y s i s

, an d fi n er g ri d mo d el i n g w o u l d b e req u i r ed

.

In ad d i t i o n t o t h e h i g h es t ch an g e i n d eci v i ew v al u e o n each d ay o v er al l t h e recep t o rs i n a

p art i cu l ar Cl as s I ar ea, t h e C A L P O S T s u m mary t ab l e i n T ab l e 4

- 1 c o n t ai n s t h e co o rd i n at es o f t h e

recep t o r

, r ecep t o r t y p e ( D i n d i cat es d i s cret e r ecep t o rs )

, t h e t o t al h az e l ev el (b a ck g ro u n d + s o u rc e,

i n d v ), t h e b ack g ro u n d h a ze i n d eci v i e w s

, t h e ch an g e i n h azi n es s (d el t a d v ), t h e h u mi d i t y t erm

ap p l i ed t o h y g ro s co p i c ae ro s o l s (f( R H ))

, an d t h e co n t r i b u t i o n o f each s p e ci es t o l i g h t ex t i n ct i o n

(i n p ercen t o f t h e t o t al s o u rce co n t ri b u t i o n ) fo r S O 4 , N O 3 , o rg an i cs

, el em en t al ca rb o n

, co ars e an d

fi n e p art i cu l at e m at t er.V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 5 0 Ta bl e 4

- 1

. Ex a m pl e o f C A L P OS T Out pu t, S ho w i ng M a x i m u m D a i l y I m pa cts o f So u rce a n d Lo ca ti o ns o f T ho s e I m pa cts

.

Y E A R D A Y H R R E C E P T O R C O O R D I N A T E S ( k m ) T Y P E D V ( T o t a l ) D V ( B K G ) D E L T A D V F ( R H ) %

_ S O 4 %

_ N O 3 %

_ O C %

_ E C %

_ P M C %

_ P M F

2 0 0 1 2 0 3 2 0

. 5 4 0 7 9

. 7 8 2 D 5

. 3 9 7 5

. 3 5 8 0

. 0 3 9 4

. 3 1 4 4 4

. 3 3 4 7

. 2 2 3

. 0 7 1

. 0 7 0

. 0 0 4

. 3 0

2 0 0 1 3 0 9 3 1

. 6 8 0 7 9

. 8 2 2 D 4

. 5 6 6 4

. 4 2 1 0

. 1 4 5 1

. 7 6 7 4 0

. 7 5 3 3

. 8 9 9

. 1 9 3

. 2 4 0

. 0 0 1 2

. 9 4

2 0 0 1 4 0 1 2 4

. 7 2 3 7 7

. 9 5 1 D 4

. 5 4 0 4

. 5 4 0 0

. 0 0 0 2

. 0 7 6 0

. 0 0 0

. 0 0 0

. 0 0 0

. 0 0 0

. 0 0 0

. 0 0

2 0 0 1 5 0 7 7 3 0

. 2 2 8 9 4

. 5 7 1 D 4

. 9 5 0 4

. 9 3 9 0

. 0 1 1 3

. 1 4 4 4 3

. 1 3 4 4

. 7 4 4

. 6 4 1

. 4 5 0

. 0 0 6

. 0 5

2 0 0 1 6 0 1 2 4

. 7 2 3 7 7

. 9 5 1 D 5

. 1 8 1 5

. 1 6 6 0

. 0 1 5 3

. 7 7 2 3 8

. 5 8 5 6

. 0 5 1

. 9 0 0

. 7 0 0

. 0 0 2

. 7 6

2 0 0 1 7 0 3 2 0

. 5 4 0 7 9

. 7 8 2 D 6

. 3 6 6 5

. 7 4 5 0

. 6 2 0 5

. 4 3 9 4 4

. 9 8 4 4

. 9 9 3

. 6 9 1

. 2 6 0

. 0 0 5

. 0 8

.

.

.

2 0 0 1 3 6 3 0 1 1 3 2 7

. 4 1 4 1 0 3

. 7 8 2 D 5

. 7 2 5 5

. 6 5 2 0

. 0 7 3 5

. 1 6 4 5 3

. 4 9 3 5

. 5 1 4

. 0 3 1

. 3 9 0

. 0 0 5

. 5 8

2 0 0 1 3 6 4 0 1 1 3 2 7

. 4 1 4 1 0 3

. 7 8 2 D 6

. 5 5 4 6

. 5 2 1 0

. 0 3 3 7

. 8 2 6 4 8

. 1 2 4 7

. 0 9 1

. 6 7 0

. 6 4 0

. 0 0 2

. 4 8

2 0 0 1 3 6 5 0 1 2 4

. 7 2 3 7 7

. 9 5 1 D 6

. 4 9 9 6

. 4 9 9 0

. 0 0 0 7

. 7 5 7 0

. 0 0 0

. 0 0 0

. 0 0 0

. 0 0 0

. 0 0 0

. 0 0

- - - N u m b e r o f d a y s w i t h D e l t a

- D e c i v i e w = > 0

. 5 0 : 9

- - - N u m b e r o f d a y s w i t h D e l t a

- D e c i v i e w = > 1

. 0 0 : 2

- - - L a r g e s t D e l t a

- D e c i v i e w = 1

. 2 1 9V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 5 1 Fo r t h e fi n er g ri d an al y s i s

, t h e d at a i n t h e t ab l e can b e i mp o rt ed i n t o a s p read s h eet an d s o rt ed o n

t h e d el t a d v co l u mn

. T ab l e 4

- 2 s h o w s an ex amp l e o f t h e ran k ed v i s i b i l i t y i mp act s (ch an g e i n d v )

fo r ea ch o f t h r ee y e ars at s i x d i ff eren t Cl as s I areas

. T h e 9 8 t h p ercen t i l e (8 t h h i g h es t v al u e) i n t h e

s o rt ed t ab l e w o u l d b e co mp ared t o t h e co n t ri b u t i o n t h res h o l d (e. g

. , 0

. 5 d v )

. In t h e e x a mp l e

s h o w n i n t h i s t ab l e, t h e s o u rce p as s es t h e fi n er g ri d an al y s i s b ecau s e t h e h i g h es t 9 8 t h p ercen t i l e

v i s i b i l i t y i mp act i s b el o w t h e co n t ri b u t i o n t h res h o l d o f 0

. 5 d v

.

T h e R es u l t s s ect i o n o f t h e C A L P U F F mo d el i n g rep o rt s h o u l d co n t ai n t h e fo l l o w i n g i n fo r mat i o n :

1

. Map o f s o u rc e l o cat i o n an d Cl as s I are as w i t h i n 3 0 0 k m o f t h e s o u rce

2

. Fo r t h e V I S T A S 1 2

- k m C A L P U FF i n i t i al ex emp t i o n mo d el i n g d o mai n

, a t ab l e l i s t i n g al l

Cl as s I ar eas i n t h e V IS T A S d o m ai n an d t h o s e i n n ei g h b o ri n g s t at es an d i mp act s at t h o s e

Cl as s I are as w i t h i n 3 0 0 k m o f t h e s o u rc e, as i l l u s t rat ed i n T ab l e 4

- 3

.

3

. A d i s cu s s i o n o f t h e n u mb er o f Cl as s I a reas w i t h v i s i b i l i t y i mp ai rmen t fro m t h e s o u rc e o n

9 8 t h p ercen t i l e d ay s i n each y ear g reat e r t h an 0

. 5 d v (t o t al v i s i b i l i t y i mp ai rmen t mi n u s

i mp ai rm e n t o n 2 0 % b es t d ay s fo r n at u ral b ack g ro u n d v i s i b i l i t y eq u al s d el t a

- d v

, t h e

v i s i b i l i t y i mp act at t ri b u t ed t o t h e s o u rc e)

.

4

. Fo r t h e Cl as s I a rea w i t h t h e m ax i mu m i mp act

, d i s cu s s i o n o f t h e n u mb er o f d ay s b el o w

t h e 9 8 t h p ercen t i l e t h at t h e i mp act o f t h e s o u rce ex ceed s 0

. 5 d v

, t h e n u mb er o f recep t o rs i n

t h e Cl as s I a rea w h er e t h e i mp act ex c eed s 0

. 5 d v

, an d t h e m ax i mu m i mp act

.

5

. Fo r fi n er g ri d C A L P U FF ex e mp t i o n mo d el i n g

, res u l t s fo r t h o s e Cl as s I ar eas fo r w h i ch

i mp act s o f t h e s o u rce ex ceed ed 0

. 5 d v i n t h e 1 2

- k m i n i t i al ex emp t i o n mo d el i n g

. Rep o rt

s ame res u l t s as p ro v i d ed fo r 1 2

- k m i n i t i al ex emp t i o n m o d el i n g

.

6

. Fo r co n t ro l o p t i o n mo d el i n g

, ea ch co n t ro l o p t i o n t es t e d s h o u l d b e l i s t ed i n t ab u l ar fo r mat

.

Fo r each co n t ro l o p t i o n an d fo r each Cl as s I area w h er e t h e i mp act o f t h e s o u rce ex ceed ed

0

. 5 d v

, rep o rt t h e ch an g e i n p o l l u t an t emi s s i o n s an d t h e ch an g e i n v i s i b i l i t y i mp act fro m

t h e s o u rce as a res u l t o f t h e co n t ro l o p t i o n

. T h e effect i v en es s o f can d i d at e co n t ro l o p t i o n s

are t o b e co mp a red t o each o t h er, n o t t o a s p eci fi c t arg e t i mp ro v e men t

.

St at es w i l l p ro v i d e fu rt h er g u i d an ce o n g rap h i c p res en t at i o n o f res u l t s t o s i mp l i fy

ev al u at i o n o f effect i v en es s o f co n t ro l m eas u res

. Fo r ex amp l e

, a t e mp o ral p l o t o f t h e

ch an g e i n d eci v i e w s b et w een t h e co n t ro l l ed an d u n co n t ro l l ed cas es co u l d b e d ev el o p ed fo r

t h e rec ep t o r w i t h t h e max i mu m mo d el ed i mp act i n each Cl as s I a rea

.

7

. Co p i es o f al l i n p u t fi l es an d i n p u t d at a i n el e ct ro n i c fo rmat fo r t h e C A L M E T

, C A L P U F F,

C A L P O S T an d P O S T U T I L ru n s s h o u l d b e arch i v ed an d p ro v i d ed t o t h e St at e.V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 5 2 Ta bl e 4

- 2

. Ex a m pl e o f V i s i bi l i ty I m pa ct R a nki ng s a t Si x C l a s s I A rea s

C l a s s I A r e a 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3

D e l t a

D e c i v i e w

R a

n k s 1

- 8 D e l t a

D e c i v i e w

R a

n k s 1

- 8 D e l t a

D e c i v i e w

R a

n k s 1

- 8

G r e a t S m o k y N P 0

. 9 9

0

. 8 8

0

. 6 2

0

. 5 9

0

. 5 5

0

. 5 2

0

. 4 8

0

. 4 7 0

. 9 5

0

. 6 3

0

. 5 1

0

. 5 0

0

. 4 6

0

. 4 2

0

. 3 7

0

. 3 6 1

. 2 0

0

. 9 0

0

. 7 3

0

. 7 2

0

. 5 9

0

. 4 7

0

. 4 5

0

. 4 2

L i n v i l l e G o r g e 0

. 6 7

0

. 4 5

0

. 4 3

0

. 3 3

0

. 2 9

0

. 2 7

0

. 2 5

0

. 2 3 0

. 8 1

0

. 6 9

0

. 6 5

0

. 5 0

0

. 4 5

0

. 3 3

0

. 3 1

0

. 2 9 0

. 7 6

0

. 4 7

0

. 3 7

0

. 3 5

0

. 3 1

0

. 3 0

0

. 2 8

0

. 2 8

S h i n i n g R o c k 0

. 6 6

0

. 4 3

0

. 4 1

0

. 3 5

0

. 2 6

0

. 2 4

0

. 2 3

0

. 2 2 0

. 7 3

0

. 6 9

0

. 6 3

0

. 5 2

0

. 4 6

0

. 3 4

0

. 2 9

0

. 2 6 0

. 7 5

0

. 4 5

0

. 3 6

0

. 3 4

0

. 2 8

0

. 2 7

0

. 2 6

0

. 2 5

C o h u t t a 0

. 2 6

0

. 2 3

0

. 2 2

0

. 2 1

0

. 2 0

0

. 1 9

0

. 1 8

0

. 1 6 0

. 5 4

0

. 4 7

0

. 4 3

0

. 3 7

0

. 3 7

0

. 3 1

0

. 3 1

0

. 3 0 0

. 6 1

0

. 4 2

0

. 3 0

0

. 2 9

0

. 2 8

0

. 2 8

0

. 2 5

0

. 2 5

J o y c e K i l m e r

- S l i c k r o c k 0

. 3 4

0

. 3 3

0

. 3 1

0

. 2 6

0

. 2 4

0

. 2 0

0

. 1 8

0

. 1 7 0

. 5 2

0

. 4 3

0

. 3 2

0

. 3 1

0

. 3 0

0

. 2 8

0

. 2 4

0

. 2 4 0

. 2 7

0

. 2 4

0

. 2 3

0

. 2 0

0

. 1 4

0

. 1 3

0

. 1 1

0

. 1 0

M a m m o t h C a v e N P 0

. 5 6

0

. 4 4

0

. 3 8

0

. 2 9

0

. 2 5

0

. 2 4

0

. 2 2

0

. 2 1 0

. 5 7

0

. 5 6

0

. 5 3

0

. 3 5

0

. 3 3

0

. 3 3

0

. 3 0

0

. 2 9 0

. 5 0

0

. 3 7

0

. 3 6

0

. 3 5

0

. 3 1

0

. 2 4

0

. 2 1

0

. 1 9V IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 5 3 Ta bl e 4

- 3

. F o r m a t o f Su m m a ry o f R es ul ts fo r C A LP U F F M o d el i ng i n V I S T A S’ 1 2

- k m M o del i ng

D o m a i n to D ete r m i n e i f a B A R T El i g i bl e So ur ce i s S ubj ect to B A R T.

C l a s s I a r e a D i s t a n c e

( k m )

f r o m

s o u r c e t o

C l a s s I

a r e a

b o u n d a r y # o f d a y s 1

a n d # o f

r e c e p t o r s

w i t h i m p a c t

> 0

. 5 d v i n

C l a s s I a r e a :

2 0 0 1 # o f d a y s 1

a n d # o f

r e c e p t o r s

w i t h i m p a c t

> 0

. 5 d v i n

C l a s s I a r e a :

2 0 0 2 # o f d a y s 1

a n d # o f

r e c e p t o r s

w i t h i m p a c t

> 0

. 5 d v i n

C l a s s I a r e a :

2 0 0 3 # o f d a y s 1 a n d

# o f r e c e p t o r s

w i t h i m p a c t

> 1

. 0 d v i n

C l a s s I a r e a

f o r 3

- y r

p e r i o d M a x

. 2 4

- h r

i m p a c t o v e r

3

- y r p e r i o d

D o l l y S o d s

, W V

S h e n a n d o a h

, V A

J a m e s R i v e r

F a c e

, V A

M a m m o t h C a v e

, K Y

S i p s e y

, A L

G r e a t S m o k y

M t n s

, T N

C o h u t t a

, G A

S h i n i n g R o c k

, N C

L i n v i l l e G o r g e

, N C

S w a n q u a r t e r

, N C

C a p e R o m a i n

, S C

O k e f e n o k e e

, G A

S a i n t M a r k s

, F L

C h a s s a h o w i t z k a

, F L

E v e r g l a d e s

, F L

B r i g a n t i n e

, N J

B r e t o n I s l a n d

, L A

C a n e y C r e e k

, A R

U p p e r B u f f a l o

, A R

M i n g o

, M O

H e r c u l e s G l a d e

, M O

1 D a y s b e l o w t h e 9 8 t h p e r c e n t i l e o f d a y s i n e a c h y e a r o r t h e t h r e e

- y e a r m o d e l i n g p e r i o d

, a s a p p r o p r i a t eV IS T A S ’ Co m m o n M o d e l i n g P r o t o c o l 5 4 

### 4. 6 V I S T A S C on t r i b u t i on t o C A L P U F F M od e l i n g of B A R T E l i gi b l e S ou r c e s

V I S T A S w i l l p ro v i d e u p d at es an d s u p p o rt i n g i n fo rm at i o n co n cern i n g t h e Co m mo n Mo d el i n g

Pro t o co l (t h i s d o cu m en t ) o n t h e V I S T A S w eb s i t e. In ad d i t i o n

, V I S T A S w i l l mak e p u b l i cl y

av ai l ab l e t h e fo l l o w i n g d at a b as es d ev el o p ed b y E art h T e ch :

• V I S T A S v ers i o n o f t h e C A L P U F F mo d el i n g s y s t em, m ai n t ai n ed o n t h e C A L P U FF w eb s i t e.

V e rs i o n 5

. 7 5 4 i n cl u d es C A L M E T

, C A L P U F F, C A L P O ST

, an d P O S T U T I L fi l es

, u p d at ed i n

D e ce mb er 2 0 0 5

. T h e l as t u p d at e i n t h i s V IS T A S v ers i o n i s a C A L M E T u p d at e t h at ad d r es s es

o v er w at e r d i s p er s i o n

, w h i ch w as d ev el o p ed fo r t h e Mi n eral s Man ag e men t Se rv i ce (M M S) i n

fal l 2 0 0 5

. T h i s V IS T A S v ers i o n o f C A L P U F F w i l l n o t b e u p d at ed fu rt h er u n l es s er ro rs are

fo u n d i n t h e co d e

, ex cep t t h at a n e w o n e

- s t ep P O S T U T IL p ro ced u re w i l l b e i n co rp o rat ed

.

B A R T

- el i g i b l e s o u rces i n t h e V I S T A S s t at es w i l l b e ab l e t o u s e t h i s V I S T A S v ers i o n

t h ro u g h o u t t h e B A R T mo d el i n g ex erci s e

.

• 1 2

- k m C A L ME T o u t p u t fi l es fo r 2 0 0 1

, 2 0 0 2

, an d 2 0 0 3 p ro d u ced as d es c ri b ed i n p r ev i o u s

s ect i o n s

. Fu rt h er d et ai l o n mo d el co n fi g u r at i o n an d s et t i n g s w i l l b e p ro v i d ed w i t h t h e o u t p u t

fi l es an d w i l l b e mad e av ai l ab l e o n t h e C A L P U F F w eb s i t e.

• C A L M E T w i l l i n cl u d e a s o ft w ar e mo d i fi cat i o n t o al l o w t h e met eo ro l o g i cal d at a i n p u t s i n t o

C A L M E T t o b e u s ed t o g en erat e fi n er g ri d C A L ME T fi l es w i t h o u t h av i n g t o g o b ack t o t h e

o ri g i n al MM5 o u t p u t fi l es

• Fi v e 4

- k m C A L M E T s u b d o mai n s fo r 2 0 0 1

, 2 0 0 2

, an d 2 0 0 3

, p ro d u ced as d es cri b ed i n

p rev i o u s s ect i o n s

. Fu rt h er d et ai l o n mo d el co n fi g u rat i o n an d s et t i n g s w i l l b e p ro v i d ed w i t h

t h e o u t p u t fi l es an d w i l l b e mad e av ai l a b l e o n t h e w eb s i t e.

• Fi l e w i t h C A L P U F F mo d el co n fi g u rat i o n an d s et t i n g s s u ffi ci en t t o rep l i cat e C A L P U FF

mo d el i n g d o n e fo r V I S T A S u s i n g 1 2 k m C A L M E T

, i n cl u d i n g

o O zo n e d at a u s ed t o ru n C A L P U FF

o A mmo n i a co n c en t rat i o n s u s ed t o ru n C A L P U F F.

o A l l o t h er s et u p fi l es u s ed i n V IS T A S 1 2

- k m C A L P U F F ru n

Samp l es o f t h es e d at a fi l es an d ex a mp l es o f t h ei r ap p l i cat i o n w i t h C A L P U FF fo r B A R T

s creen i n g an al y s es can b e fo u n d o n t h e C A L P U F F w eb s i t e at

( h t t p : / / w w w

. s rc. co m/ v e ri o / d o w n l o ad / s amp l e_ fi l es

. h t m )

.S o u r c e

- S p e c i f i c M o d e l i n g P r o t o c o l 5 5 

## 5

. S O U R C E

- S P E C I F I C M O D E L I N G P R O T O C O L

So u rces ar e req u i red t o s u b mi t a s o u rce

- s p eci fi c p ro t o co l t o t h e St at e fo r rev i ew an d ap p ro v al

p ri o r t o s o u rce

- s p e ci fi c mo d el i n g

. St at es w i l l p ro v i d e t h e d o cu m en t at i o n t o E P A an d F L M fo r

t h ei r rev i e w

. A n o u t l i n e o f t h e t y p i cal co n t en t s o f t h e s i t e

- s p eci fi c p ro t o co l i s p ro v i d ed i n T ab l e

5

- 1

.

If a s o u rc e

- s p eci fi c mo d el i n g ap p ro a ch i s p ro p o s ed t h at d i ffers fro m t h e co mmo n ap p ro ach i n

Ch ap t er 4

, a mo re

- d et a i l ed mo d el i n g p ro t o co l t h an t h at req u i red u n d er t h e co m mo n p ro ced u r es i s

req u i red

. T h i s p ro t o co l mu s t ex p l ai n t h e d at a s o u rce s

, mo d el co n fi g u rat i o n

, an d rat i o n al e fo r

ch an g es i n t h e mo d el ap p ro a ch f ro m t h e co m mo n p ro t o co l an d mu s t b e ap p ro v ed b y t h e St at e.

U n i t

- s p eci fi c s o u rce d at a i n cl u d e t h e fo l l o w i n g p a ra met ers :

- L o cat i o n ( e. g

. , U T M co o rd i n at es

, U T M zo n e an d d at u m)

- St a ck h ei g h t ab o v e t h e g ro u n d

- St a ck d i a met er

- E x i t v el o ci t y

- E x i t t emp erat u re

- E mi s s i o n rat es (S O 2 , H 2 S O 4 , N O

x an d P M 1 0 ).

A d d i t i o n al b u i l d i n g d i men s i o n i n fo rmat i o n (b u i l d i n g w i d t h

, l en g t h

, h ei g h t an d co rn er l o cat i o n s )

i s n eed ed fo r s h o rt s t ack s t h at are l es s t h an G o o d E n g i n eeri n g P ract i ce ( G E P) h ei g h t

. T h i s

i n fo rmat i o n i s u s ed i n p ro v i d i n g eff ect i v e s t ru ct u re d i men s i o n s fo r b u i l d i n g d o w n w as h

cal cu l at i o n s

. (T h e req u i re men t t o co n d u ct b u i l d i n g d o w n w as h mo d el i n g may b e w ai v ed b y

i n d i v i d u al St at es o r i f t h e t ran s p o rt d i s t an ce i s g re at er t h an 5 0 k m

. )

T h e s o u rc e co o rd i n at es mu s t b e ex p res s ed i n t h e co o rd i n at e s y s t em u s ed t o d efi n e t h e CA L M E T

an d CA L P U F F mo d el i n g d o mai n s

. Fo r t h e reg i o n al s c reen i n g s i mu l at i o n s

, a L amb e rt Co n fo rm al

Co n i c (L C C) co o rd i n at e s y s t em w i l l b e u s ed

. T h e req u i red p ara met ers t o d efi n e an L C C

co o rd i n at e i n cl u d e t w o mat ch i n g p ar al l el s

, l at i t u d e/ l o n g i t u d e o f t h e p ro j ect i o n o ri g i n

, co o rd i n at e

d at u m, an d f al s e E as t i n g an d N o rt h i n g (i f u s ed ) o f t h e p ro j ect i o n o ri g i n

. Su b reg i o n al an d s o u r ce

s p eci fi c d o m ai n s m ay b e u s i n g ei t h er an L CC o r U T M p ro j ect i o n

.

T h e C A L P U F F G rap h i cal U s er In t erf ace ( G U I ) s y s t e m p ro v i d es s o ft w ar e (c al l ed C O O R D S) t o

co mp u t e t o / fro m l at i t u d e/ l o n g i t u d e, L C C an d U T M co o rd i n at es fo r a l arg e n u mb er o f d at u ms

. In

ad d i t i o n

, t h e CA L V I E W g rap h i cs fe at u re al l o w s t h e u s e o f g eo referen c ed s at el l i t e o r aeri al

p h o t o g rap h s t o b e u s ed as b as e map s t o co n fi r m s o u r ce l o cat i o n s

. L i n k s t o s o u rces o f s u i t ab l e

b as e map s can b e fo u n d o n t h e CA L P U F F d at a s i t e ( w w w

. s rc

. co m ) i n t h e s ect i o n o n “A eri al

Ph o t o s ”.S o u r c e

- S p e c i f i c M o d e l i n g P r o t o c o l 5 6 Ta bl e 5

- 1

. Sa m pl e Ta bl e o f C o nt en ts o f a So urc e

- S p eci fi c F i n e

- S ca l e M o del i ng P ro to co l

.

1

. IN T R O D U C T I O N

1

. 1 O b j ect i v es

1

. 2 L o cat i o n o f So u rce v s

. Re l ev an t Cl a s s I A reas

1

. 3 So u rce Im p act E v a l u at i o n Cr i t eri a

2

. SO U RCE D E SCRIPT I O N

2

. 1 U n i t

- s p eci f i c S o u rce D at a

2

. 2 Bo u n d ar y Co n d i t i o n s

3

. G E O P H Y SIC A L A N D M E T E O RO L O G IC A L D A T A

3

. 1 Mo d el i n g D o mai n an d T erra i n

3

. 2 L an d U s e

3

. 3 Met eo r o l o g i ca l D at a Bas e

3

. 3

. 1 MM5 Si mu l a t i o n s

3

. 3

. 2 Meas u remen t s an d O b s er v a t i o n s

3

. 4 A i r Q u al i t y D at a Bas e

3

. 4

. 1 O zo n e Co n ce n t ra t i o n s

– Mea s u re d o r Mo d e l e d

3

. 4

. 2 A mmo n i a Co n cen t ra t i o n s

– Mea s u r ed o r Mo d e l e d

3

. 4

. 3 Co n ce n t ra t i o n s o f O t h er Po l l u t an t s

– Meas u re d o r Mo d e l ed

3

. 5 N at u ra l Co n d i t i o n s at C l as s I A reas

4

. A IR Q U A L I T Y MO D E L I N G ME T H O D O L O G Y

4

. 1 Pl u me Mo d el Se l ec t i o n

4

. 1

. 1 Maj o r Re l ev a n t Fe at u re s o f CA L ME T

4

. 2

. 2 Ma j o r Re l ev a n t Fe at u re s o f CA L PU FF

4

. 2 Mo d el i n g D o mai n Co n f i g u ra t i o n

4

. 3 CA L ME T Met eo ro l o g i ca l Mo d el i n g

4

. 4 CA L P U FF Co mp u t at i o n a l D o mai n an d Recep t o r s

4

. 5 CA L P U FF Mo d el i n g O p t i o n Se l ect i o n s

4

. 6 L i g h t E x t i n ct i o n a n d H aze Imp ac t Cal c u l at i o n s

4

. 7 Mo d el i n g Pr o d u ct s

5

. RE V I E W PR O CE SS

6

. 1 CA L ME T Fi el d s

6

. 2 CA L P U FF, CA L P O ST

, an d PO S T U T IL Res u l t s

6

. RE FE RE N CE S

A PPE N D ICE S

A

. 1 V IST A S B A R T M O D E L I N G PR O T O C O L

A

. 2

... o t h er a p p e n d i ce s as n ee d edS o u r c e

- S p e c i f i c M o d e l i n g P r o t o c o l 5 7 A n ex amp l e o f t h e d at a t h at n eed t o b e rep o rt ed i s p ro v i d ed i n T ab l e 5

- 2

. Mo r e d et ai l o n t h e

s t ack d at a, emi s s i o n s s p eci es

, an d p art i cu l at e s i ze fract i o n s t o b e rep o rt ed w i l l b e mad e av ai l ab l e

o n t h e CA L P U FF w eb s i t e, w w w

. s r c. co m

, Ch e ck w i t h y o u r St at e fo r t h e mo re d et ai l ed fo r m at o f

T ab l e 5

- 2 t h at i s t o b e u s ed

.

D i s cu s s i o n s w i t h t h e reg u l at o ry au t h o ri t i es s h o u l d b e co n d u ct ed p ri o r t o d ev el o p men t o f a

p ro t o co l t o en s u re al l o f t h e rel ev an t i s s u es ar e i n cl u d ed i n t h e p ro t o co l

.

Ta bl e 5

- 2

. Ex a m pl e o f So ur ce D o cu m en ta ti o n fo r B A R T El i g i bl e So urc e.

U ni t na m e

a nd/ o r

des cri pti o n Sta rt

- up da tes SO 2 po te nti a l

e m i s s i o ns (tpy ) N O

x po t enti a l

e m i s s i o ns (tpy ) To ta l P M

po ten ti a l

e m i s s i o ns (tpy )

E mi s s i o n s s o u rce

n ame

...

T o t al emi s s i o n s

Po t en t i al B A R T

el i g i b l e

emi s s i o n sQ u a l i t y A s s u r a n c e 5 8 

## 6. Q U A L I T Y A S S U R A N C E

6. 1 S c op e an d P u r p os e of t h e Q A p r ogr am

A i r q u al i t y mo d el i n g co v ered u n d er t h i s p ro t o co l i s an i mp o rt an t t o o l fo r u s e i n d et ermi n i n g

w h et h e r a B A R T

- el i g i b l e s o u rce can b e r eas o n ab l e ex p ect ed t o cau s e o r c o n t ri b u t e t o v i s i b i l i t y

i mp ai rm en t i n a Cl as s I area

, an d t h erefo r e w h et h er t h i s s o u rce s h o u l d b e s u b j ect t o BA R T

co n t ro l s

, an d i f s o

, t o d et e rmi n e t h e rel at i v e b en efi t s o f v ari o u s B A R T co n t ro l s

. T h e p u rp o s e o f

t h e q u al i t y as s u ran ce (Q A ) p ro g ra m i s t o es t a b l i s h p ro ced u res fo r en s u ri n g t h at p ro d u ct s p ro d u ced

b y t h e ap p l i cat i o n o f t h e mo d el i n g t ech n i q u es fo r BA R T s t u d i es s at i s fy t h e reg u l at o ry o b j ect i v es

o f t h e B A R T p ro g ra m.

T h e s co p e o f t h e Q A p ro g r am aff ect s d i ffer en t u s e rs d i fferen t l y

. Co m mo n fe at u res o f m o s t

ap p l i cat i o n s w i l l b e t h e s et u p an d ex ecu t i o n o f t h e C A L P U F F ai r q u al i t y mo d el an d p ro ces s i n g o f

mo d el i n g res u l t s t o d et er mi n e i f a s o u rce co n t ri b u t es t o v i s i b i l i t y i mp ai rmen t at a Cl as s I area

. In

man y cas es

, u s ers w i l l b e p ro v i d ed met eo ro l o g i cal d at as et s t h at h av e b een d ev el o p ed w i t h

V I S T A S fu n d i n g u n d er a s u i t ab l e Q A p ro g ra m fo r u s e i n t h e B A R T mo d el i n g

. O t h er u s e rs w i l l

b e i n v o l v ed i n s i t e

- s p eci fi c o r s o u rce

- s p eci fi c an al y s es t h at w i l l u s e ad d i t i o n al d at as et s an d

p o t en t i al l y d i fferen t mo d el i n g o p t i o n s an d / o r t o o l s

. Mo re ex t en s i v e q u al i t y as s u ran ce w i l l b e

req u i red i n t h es e l at t er t y p es o f ap p l i cat i o n s

. It i s t h e res p o n s i b i l i t y o f t h e mo d el er t o en s u re t h at

an ad eq u at e Q A p ro t o co l i s i n p l ac e fo r a p art i cu l ar ap p l i cat i o n

.

T h e C A L P U FF mo d el i n g s y s t em c o n t ai n s b u i l t

- i n feat u res t o faci l i t at e q u al i t y as s u ran ce o f t h e

mo d el i n g res u l t s

. T h es e i n cl u d e t h e au t o mat i c p ro d u ct i o n o f “Q A ” fi l es fo r v a ri o u s d at as et s

,

i n cl u d i n g g eo p h y s i cal fi el d s

, s o u rces an d re cep t o rs

, an d i mb ed d ed t r ack i n g o f mo d el o p t i o n s an d

s w i t ch es w i t h i n t h e o u t p u t fi l es fro m t h e maj o r mo d el i n g u n i t s o f t h e mo d el i n g s y s t em. T h e

G r ap h i cal U s er In t erf ace s y s t e m ( G U I) p ro v i d ed as p ar t o f t h e l at es t CA L P U F F mo d el i n g s y s t em

al l o w s t h es e Q A fi l es t o b e d i s p l ay ed g rap h i cal l y

.

In ad d i t i o n

, a d et ai l ed s o ft w are man ag em en t s y s t em i s i n p l ace t o t rack v ers i o n an d l ev el n u mb ers

as s o ci at ed each p ro g ram an d u t i l i t y w i t h i n t h e CA L P U FF mo d el i n g s y s t em. T h i s i n fo rmat i o n i s

carri ed fo r w ard i n al l o f t h e o u t p u t fi l es t o c reat e an au d i t t rai l o f s o ft w a re v ers i o n s an d maj o r

mo d el o p t i o n s u s ed t h at c an b e ret ri ev ed an d d i s p l ay ed fro m t h e mo d el o u t p u t fi l es

.

Bec au s e t h e r eq u i red Q A p ro ced u r es w i l l d ep en d h ea v i l y o n t h e ex act ap p l i cat i o n

, t h ere w i l l b e

d i fferen c es a mo n g d i ff eren t u s ers an d d i ffe ren t ap p l i cat i o n s

.

In ad d i t i o n

, t h e BA R T mo d el i n g p ro ces s i n v o l v es mu l t i p l e o rg an i zat i o n s

. T h e St at es h av e o v eral l

res p o n s i b i l i t y fo r t h e p ro ces s an d may al s o ex ecu t e s o me o r al l o f t h e mo d el i n g

. V IS T A S i s

co n t ri b u t i n g g en eral g u i d an ce v i a t h i s p ro t o co l an d i s p rep ari n g met eo r o l o g i cal fi el d s an d

p erfo r mi n g mo d el i n g u n d er t h e g u i d an ce o f t h e St at es

. T h e s o u rces t h at are B A R T

- el i g i b l e n eed

t o p ro v i d e p ro ces s i n fo rmat i o n an d emi s s i o n s d at a fo r u s e i n t h e an al y s es

. In ad d i t i o n

, t h o s e

s o u rces t h at are i n v o l v ed i n BA R T as s es s m en t s w i l l n eed t o b e act i v el y i n v o l v ed i n co n t ro lQ u a l i t y A s s u r a n c e 5 9 t ech n o l o g y d eci s i o n s an d as s es s men t s

. Fi n al l y

, s o me o f t h e mo d el i n g s t ep s may b e carri ed o u t b y

co n t ract o rs o n b eh al f o f V I S T A S

, a St at e, o r a s o u rc e.

E a ch o f t h es e o rg an i z at i o n s h as a res p o n s i b i l i t y t o en s u re t h a t i t i s p ro v i d i n g co rrect i n fo rmat i o n

t o o t h ers an d t o ev al u at e t h e q u al i t y o f an y an al y s es i t i s p erfo rmi n g

, w h et h er w i t h d at a o f i t s o w n

o r fro m o t h ers

. T h i s ch ap t er p ro v i d es g en er al g u i d a n ce an d i n fo rm at i o n o n t h o s e as p e ct s o f

q u al i t y as s u ran ce t h at are s p eci fi c t o t h e CA L P U F F mo d el i n g effo rt

, i rres p ect i v e o f w h i ch

o rg an i zat i o n i s carry i n g o u t t h e ef fo rt

. T h e fo cu s i s o n t h e co m mo n p ro t o co l ef fo rt s d es cri b ed i n

Ch ap t er 4

. A s d es c ri b ed i n Se ct i o n 6

. 3

, mo re co mp re h en s i v e Q A m ay b e n e ed ed fo r t h e u n i q u e

as p ect s o f t h e s o u rce

- s p eci fi c mo d el i n g d es cri b ed i n Ch ap t er 5

.



### 6. 2 Q A P r oc e d u r e s f or C om m on P r o t oc ol M od e l i n g

T h e V IS T A S co m mo n p ro t o co l (Se ct i o n 4 ) d es c ri b e s t h e m et h o d s an d p ro c ed u res fo r u s e i n

co n d u ct i n g reg i o n al s cal e s cr een i n g mo d el i n g t o d et e rmi n e t h e w h et h e r a p art i cu l ar s o u rc e o r

g ro u p o f s o u rc es i s s u b j ect t o B A R T co n t ro l s

. In t h e i n i t i al ap p l i cat i o n

, t h e reg i o n al C A L P U FF

read y m et eo ro l o g i cal d at a fi l es w i l l b e p ro v i d ed b y V I ST A S

. T h e a mo u n t o f effo rt fo r en d

- u s ers

p erfo r mi n g Q A o f t h es e p r e

- d efi n ed m et eo ro l o g i cal fi el d s w i l l b e red u ced fro m w h at i s req u i red

i n d ev el o p i n g s o u rce

- s p eci fi c met eo ro l o g i cal fi el d s

, as d es c ri b ed b el o w

. A l s o

, V I S T A S i s

p l an n i n g t o p ro v i d e fi v e s u b reg i o n al CA L M E T met e o ro l o g i cal d at as et s i n a CA L P U FF

- re ad y

fo rmat

. T h e d e v el o p men t o f t h es e C A L M E T d at as et s w i l l b e s u b j ect t o a Q A p ro g r am as p art o f

t h ei r d ev el o p men t

, s o t h e n ec es s ary q u al i t y as s u ran c e act i v i t y o f en d

- u s ers i s ag ai n red u ced fro m

w h at w o u l d b e r eq u i red i n t h e d ev el o p m en t o f t h e d at as et

. It i s n o t ex p ect ed t h at t h e q u al i t y

as s u ran ce s t ep s i n t h e d ev el o p men t w i l l b e rep e at ed i n each ap p l i cat i o n

. T h e V IS T A S

- p ro v i d ed

reg i o n al an d s u b reg i o n al met eo ro l o g i cal fi el d s w i l l i n cl u d e a t es t cas e s i mu l at i o n fo r

d emo n s t rat i n g t h at ex p ect ed mo d el i n g res u l t s are o b t ai n ed o n t h e u s er’s co mp u t er p l at fo rm. T h i s

t es t s h o u l d b e rep e at ed b y ev ery u s er.

A l t h o u g h t h e C A L P U F F mo d el i n g s y s t em i s re co m me n d ed b y t h e U

. S. E n v i ro n men t al Pro t ect i o n

A g en cy fo r ap p l i cat i o n t o B A R T an al y s es

, a co n s i d erab l e amo u n t o f ex p ert i s e an d mo d el i n g

j u d g men t i s n eed ed at cert ai n s t ag es o f t h e an al y s i s

. T h e mo d el i n g i s n o t a “co o k b o o k ” ex erci s e,

a fact t h at w as re co g n i zed b y t h e U

. S. E P A i n d es cr i b i n g t h e ex p ert i s e n eed ed fo r CA L M E T

mo d el i n g (E P A

, 1 9 9 8 ; p p

. 9

- 1 0

, ). Cu rren t met h o d s fo r p erfo rmi n g refi n e d ch emi s t ry cal cu l at i o n

al s o req u i re an u n d ers t an d i n g o f t h e ch emi c al a n d met eo ro l o g i cal p ro ces s i n g af fect i n g

am mo n i u m n i t rat e fo r mat i o n

. V IS T A S h as co mmi t t ed t o p ro v i d e ap p ro p ri at e C A L P U F F t rai n i n g

t o as s i s t St at es i n o b t ai n i n g t h e n eces s ary ex p e rt i s e w i t h t h e l at es t C A L P U FF mo d el i n g t o o l s an d

t ech n i q u es

. A n ap p ro p ri at e l ev el o f k n o w l ed g e o f t h e mo d el fo rmu l at i o n

, t ech n i cal ap p ro ach an d

as s u mp t i o n s i s es s en t i al fo r s u c ces s fu l B A R T mo d el i n g

.

6

. 2

. 1 Q ua l i t

y Co nt r o l o f I np ut D a t a

T h e i n p u t d at a r eq u i red b y t h e mo d el d ep en d s o n t h e ap p l i cat i o n

. A t a mi n i mu m, s o u r ce d at a i s

req u i red b y C A L P U F F (s e e S ect i o n 6

. 2

. 3 ) al o n g w i t h a l i s t o f ch o i ces mad e ab o u t mo d el o p t i o n s

an d s w i t ch es

. Mo s t o f t h e mo d el i n g o p t i o n ch o i ces are s p eci fi ed o r re co m men d ed b y r eg u l at o ryQ u a l i t y A s s u r a n c e 6 0 g u i d an ce an d d efau l t v al u es (s e e re fer en ces i n Se ct i o n 4

. 3

. 3 ). H o w ev er, re mo d el i n g o f t h e

b o u n d ary co n d i t i o n s i s n o t req u i red fo r V IS T A S

- p ro v i d ed fi n er g ri d d o mai n s s o t h e ex p ert i s e

l ev el i s n o t as h i g h as i t w o u l d b e fo r d ev el o p men t o f t h e b o u n d ary co n d i t i o n s fi l es fro m s crat ch

.

T o t h e ex t en t t h at mo d el i n g ap p l i cat i o n s are u s i n g p re

- d efi n ed C A L M E T fi l es an d C A L P U F F

t emp l at es

, t h e q u al i t y as s u ran c e w i l l b e s t rai g h t fo r w ar d

. Mo re d et ai l ed s t ep s a re n e ed ed fo r t h e

s et u p o f mo d el i n g fi l es fo r s o u rce

- s p eci fi c ap p l i cat i o n s o f s u b reg i o n al d o m ai n s fi n er t h an 4 k m.

T h e b as i c p ro ced u res t h at w i l l ap p l y t o al l CA L P U FF mo d el ap p l i cat i o n s w i l l i n cl u d e a

co n fi rmat i o n o f t h e s o u rce d at a

, i n cl u d i n g u n i t s

, v eri fi cat i o n o f t h e co rrect s o u rce an d r ecep t o r

l o cat i o n s

, i n cl u d i n g d at u m an d p ro j ect i o n

, co n fi r ma t i o n o f t h e s w i t ch s el ect i o n s rel at i v e t o

mo d el i n g g u i d an ce, ch e ck s o f t h e p ro g ra m s w i t ch es an d fi l e n ames fo r t h e v ari o u s p ro ces s i n g

s t ep s

, an d co n fi r mat i o n o f t h e u s e o f t h e p ro p er v ers i o n an d l ev el o f each mo d el p ro g ra m. It i s a

co m mo n an d reco m men d ed p ro ced u r e fo r an i n d ep en d en t mo d el e r n o t i n v o l v ed i n t h e s et u p o f

t h e mo d el i n g fi l es t o i n d ep en d en t l y co n fi rm t h e mo d el s w i t ch es an d d at a en t ry i n t h e act u al

mo d el i n p u t fi l es an d t o co n d u ct an i n d ep en d en t ru n o f t h e w o rs t cas e ev en t as a co n fi r mat i o n

ch eck

.

In ad d i t i o n

, co mmo n p ract i ce req u i res t h at a mo d el p ro j ect CD (o r D V D o r s et o f D V D s ) b e

creat ed t h at co n t ai n s al l o f t h e d at a an d p ro g r am fi l es n eed ed t o rep ro d u ce t h e mo d el res u l t s

p res en t ed i n a rep o rt

. T h e mo d el l i s t fi l es fro m each s t ep are i n cl u d ed o n t h e p ro j ect CD

. T h i s

i n fo rmat i o n al l o w s i n d ep en d en t ch eck i n g an d co n fi r ma t i o n o f t h e mo d el i n g p ro ces s

.

6

. 2

. 2 Q ua l i t

y Co nt r o l o f Ap p l i ca t i o n o f C AL M E T

Fo r u s ers o f t h e V I S T A S C A L P U F F

- re ad y C A L M E T m et eo ro l o g i cal fi l es

, a n u mb e r o f l arg e

d at afi l es w i l l b e p ro v i d ed b y V IS T A S o n ex t ern al U S B 2 o r Fi re w i re h ard d ri v es i n a fo rm at read y

fo r u s e w i t h t h e C A L P U FF mo d el

. T h e Q A s t ep s as s o ci at ed w i t h t h e d ev el o p men t o f t h e

V I S T A S co m mo n d at as et s w i l l b e p ro v i d ed s ep arat el y as p art o f t h e mo d el i n g d o cu m en t at i o n

. It

i s n o t ex p ect ed t h at t h e Q A s t ep s co n d u ct ed i n t h e d ev el o p men t o f t h e met eo ro l o g i cal d at as et s

w i l l b e rep e at ed i n each ap p l i cat i o n

, al t h o u g h t es t s t o co n fi rm t h at t h e d at as et i s s u i t ab l e fo r t h e

ap p l i cat i o n fo r w h i ch i t i s b ei n g u s ed s h o u l d b e p erfo rmed as p a rt o f t h e Q A

. T h i s i s d i s cu s s ed i n

mo re d et ai l b el o w

.

T h e reg i o n al s c reen i n g C A L M E T g ri d i s d e fi n ed i n Ch ap t er 4 o n a 1 2

- k m L a mb ert Co n fo r mal

Co n i c ( L CC ) g ri d s y s t e m. T h e s u b reg i o n al an d s o u rc e

- s p eci fi c d o m ai n s m a y b e d efi n ed i n ei t h er

L CC o r U n i v e rs al T ran s v e rs e Me rcat o r ( U T M) co o rd i n at es

. In t h e cas e o f t h e L CC p ro j ect i o n

,

t w o m at ch i n g p aral l el s

, l at i t u d e/ l o n g i t u d e o f t h e p ro j ect i o n o ri g i n

, co o rd i n at e d at u m, an d fal s e

E as t i n g an d N o rt h i n g (i f u s ed ) o f t h e p ro j ec t i o n o ri g i n mu s t al s o b e d efi n ed

. Fo r an y d o mai n s i n

U T M co o rd i n at es

, t h e U T M zo n e (s ee A p p en d i x D o f t h e CA L M E T U s er’s G u i d e) an d d at u m

mu s t b e d efi n ed

. T h e ap p ro p ri at e p ro j ect i o n an d map f act o rs ar e p ro v i d ed as p art o f t h e

d efi n i t i o n o f t h e V IS T A S reg i o n al g ri d s y s t em. Fo r a s o u rce

- s p eci fi c d o mai n

, t h e g ri d p aram et ers

w i l l b e p ro v i d ed as p art o f t h e s o u rc e

- s p e ci fi c p ro t o co l

.Q u a l i t y A s s u r a n c e 6 1 A

p p en d i x A o f t h e I W A Q M rep o rt (E P A

, 1 9 9 8 ) co n t ai n s a l i s t o f reco mmen d ed C A L M E T s w i t ch

s et t i n g s

. E x cep t as mo d i fi ed i n Ch ap t er 4 o f t h i s p ro t o co l o r i n a s o u rce

- s p eci fi c p ro t o co l

, t h e

I W A Q M g u i d an ce s h o u l d b e u s ed i n s et t i n g u p t h e C A L M E T s i mu l at i o n s

. T h e C A L M E T mo d el

o b t ai n s t h e s w i t ch s et t i n g s fro m an A SC II “co n t ro l fi l e” w i t h a d ef au l t n am e o f C A L M E T

. I N P.

W h et h er t h e mo d el i s ru n u s i n g a G U I o r f ro m t h e co n t ro l l i n e i n a D O S

, L i n u x

, o r U n i x w i n d o w

,

i t i s es s en t i al t h at t h e co n t ro l fi l e b e rev i ew ed as p art o f t h e C A L M E T Q A an al y s i s

. T h e

C A L M E T G U I ret ai n s al l o f t h e i n p u t d es cri p t i v e i n fo rmat i o n t h at i s p art o f t h e s t an d ard

C A L P U FF

. I N P fi l e s t ru ct u re. T h i s i n cl u d es t h e d ef au l t v al u e fo r e ach v a ri ab l e, a t ex t d es cri p t i o n

o f t h e v a ri ab l e, t h e mean i n g o f e ach v ari ab l e o p t i o n

, t h e u n i t s o f t h e v ari ab l e an d i n t er

rel at i o n s h i p s amo n g v ari ab l es i n d i cat i n g i f/ w h en t h e v ari ab l e i s u s ed

. So me t h i rd

- p a rt y

co m merci al G U Is s t ri p o u t t h i s d es cri p t i v e i n fo rmat i o n

, w h i ch m ak es t h e Q A s t ep mo re d i ffi cu l t

,

al t h o u g h i t i s es s en t i al fo r p erfo rm n o n et h el es s u s i n g t h e v ari ab l e n a mes as re fer en ces fo r t h e

v ari ab l es i n t h e fi l e.

Part o f t h e C A L P U F F mo d el i n g s y s t em’s b u i l t

- i n Q A cap ab i l i t i es i s a v ari ab l e t r ack i n g s y s t em

t h at ret ai n s t h e co n t ro l fi l e i n p u t s fo r C A L M E T an d C A L P U FF i n t h e o u t p u t fi l es cre at e b y t h e

mo d el s

. T h i s i n fo r mat i o n i n cl u d es t h e V ers i o n an d L ev el n u mb ers o f t h e p ro ces s o r co d es an d

mai n mo d el co d es u s ed i n t h e s i mu l at i o n s as w el l as t h e co n t ro l fi l es fro m t h e mai n mo d el s

(C A L M E T an d C A L P U FF ). T h e i n fo rm at i o n fro m t h e p rep ro ces s i n g s t ep s an d t h e CA L M E T

an d C A L P U F F mo d el s i mu l at i o n s i s al l carri ed fo r w ard an d s av ed i n t h e

C A L P U FF/ p o s t p ro ces s o r o u t p u t fi l es s o t h at t h e fi n al c o n cen t rat i o n / fl u x fi l es co n t ai n a h i s t o ry o f

t h e mo d el o p t i o n s an d s w i t ch s et t i n g s

. T h i s al l o w s a u s er o r rev i e w i n g ag en cy t o co n fi r m t h e

s w i t ch s et t i n g s p ro v i d ed i n a co n t ro l fi l e w i t h t h at act u al l y u s ed i n t h e m o d el s i mu l at i o n s

. A n

o p t i o n al s w i t ch i n t h e CA L P O S T p ro ces s o r cre at es a c o mp l et e l i s t i n g o f t h e Q A d at a

. T h i s s t ep

req u i res acc es s t o t h e o u t p u t CA L P U FF co n cen t rat i o n an d / o r fl u x fi l es

, w h i ch are n o rm al l y

p ract i cal t o s t o re o n C D s o r D V D s an d t o p ro v i d e a p a r t o f t h e Pro j ect C D / D V D s et

.

6

. 2

. 3 Q ua l i t

y Co nt r o l o f Ap p l i ca t i o n o f C AL P U F

F

T h e q u al i t y as s u ran ce o f t h e s o u rc e an d e mi s s i o n s d at a i s a maj o r co mp o n en t o f t h e C A L P U FF

mo d el i n g

. A l s o

, m an y erro rs are fo u n d i n s o u rce co o rd i n at es an d rel at ed p ro j e ct i o n / d at u m

p aram et ers

, s o co n fi rm at i o n o f t h e s o u r ce l o c at i o n i s an i mp o rt an t p a rt o f t h e mo d el i n g Q A

.

T h e l o cat i o n s o f t h e Cl as s I are a r ecep t o rs are an o t h e r i mp o rt an t C A L P U FF i n p u t

. T h e u s e o f

p re

- d efi n ed rec ep t o rs as p ro v i d ed b y t h e N at i o n al Park Se rv i ce ( N P S) rec ep t o r d at as et i s

reco m men d ed i n t h e V IS T A S co mmo n p ro t o co l

. H o w ev er, al t h o u g h t h e l at i t u d e an d l o n g i t u d e o f

each r ecep t o r p o i n t i s p ro v i d ed

, i t i s n eces s ary t o en s u re t h at t h e p ro p er U T M o r L C C co o rd i n at es

h av e b een co mp u t ed fo r co mp u t at i o n al d o ma i n s el ect ed

. In p art i cu l ar, t h e d at u m o f t h e N PS

co n v ers i o n s o ft w are i s n o t s p eci fi ed

, s o i t i s reco mm e n d ed t h at co o rd i n at es b e ch eck ed u s i n g t h e

C A L P U FF G U I’s C O O R D S s o ft w are o r an o t h er co mp arab l e co o rd i n at e t ran s l at i o n s o ft w a re

p ack ag e t h at re co g n i zes v a ri o u s d at u ms

.

Mo s t o f t h e C A L P U FF i n p u t v ari ab l es co n t ai n d efau l t v al u es

. A p p en d i x B o f t h e I W A Q M rep o rt

co n t ai n s a l i s t o f reco mm en d ed C A L P U FF s w i t ch s et t i n g s

. E x c ep t as mo d i fi ed i n Ch ap t e r 4 o fQ u a l i t y A s s u r a n c e 6 2 t h i s p ro t o co l o r i n a s o u rce

- s p eci fi c p ro t o co l

, t h e I W A Q M g u i d an ce s h o u l d b e u s ed i n s et t i n g u p

t h e C A L P U FF s i mu l at i o n s

. T h e C A L P U F F mo d el o b t ai n s t h e s w i t ch s et t i n g s fro m an A S CI I

“co n t ro l fi l e” w i t h a d efau l t n ame cal l ed t h e C A L P U FF

. I N P fi l e

. A s i s t h e cas e w i t h t h e

co mp ar ab l e C A L M E T fi l e, i t i s es s en t i al t h a t t h e co n t r o l fi l e b e rev i e w ed man u al l y as p art o f t h e

C A L P U FF Q A an al y s i s

. T o fa ci l i t at e t h i s p ro ces s

, as w as t h e cas e w i t h t h e C A L M E T G U I, t h e

C A L P U FF G U I ret ai n s al l o f t h e i n p u t d es cri p t i v e i n fo rmat i o n t h at i s p art o f t h e s t an d ard

C A L P U FF

. I N P fi l e s t r u ct u re. So me t h i rd

- p art y co mm erci al G U Is s t ri p o u t t h i s d es cri p t i v e

i n fo rmat i o n

, w h i ch m ak es t h e Q A s t ep mo re d i f fi c u l t

, al t h o u g h i t i s es s en t i al fo r p erfo r m

n o n et h el es s u s i n g t h e v ari ab l e n am es as re feren ces fo r t h e v ari ab l es i n t h e fi l e

.

6

. 2

. 4 Q ua l i t

y C o nt r o l o f Ap p l i ca t i o n o f C AL P O S T a n d P O S T U T I

L

C A L P O S T i s ru n s ep arat el y fo r each Cl as s I ar ea i n o rd er t o o b t ai n t h e n eces s ary v i s i b i l i t y

s t at i s t i cs fo r ev al u at i n g co mp l i an ce w i t h t h e BA R T s cr een i n g an d fi n er g ri d mo d el i n g t h res h o l d s

.

T h e i n p u t s t o C A L P O S T i n v o l v e s el e ct i o n o f t h e v i s i b i l i t y met h o d (M et h o d 6 i n t h e s t an d ard

E P A B A R T g u i d an ce ), en t ry o f Cl as s I a rea

- s p eci fi c d at a fo r co mp u t i n g b ack g ro u n d ex t i n ct i o n

(ei t h er av erag e o r b es t 2 0 % n at u ral co n d i t i o n s

, as p res cri b ed b y t h e St at e) an d mo n t h l y rel a t i v e

h u mi d i t y fact o rs fo r h y g ro s co p i c aero s o l s

. C A L P O S T co n t ai n s a rec ep t o r s cr een i n g t h at al l o w

s u b s et s o f a recep t o r n et w o rk mo d el i n g i n CA L P U F F t o b e s el ect ed fo r p ro ces s i n g i n a g i v en

C A L P O S T ru n

. T h i s i s h o w r ecep t o rs w i t h i n a s i n g l e Cl as s I are a ar e s el ect ed fo r p ro c es s i n g

fro m a C A L P U F F o u t p u t fi l e t h at may co n t ai n recep t o rs fro m s ev eral Cl as s I areas

. CA L P O S T

co n t ai n s o p t i o n s fo r creat i n g p l o t fi l es t h at w i l l h el p i n t h e co n fi rmat i o n t h at t h e p ro p er recep t o r

s u b s et i s ex t ract ed

.

T h e C A L P O S T o u t p u t fi l e co n t ai n s a l i s t i n g o f t h e h i g h es t v i s i b i l i t y i mp act each d ay o f t h e mo d el

s i mu l at i o n o v er al l re cep t o rs i n cl u d ed i n C A L P O S T an al y s i s

. Rec ep t o rs w i l l n o rmal l y b e

s el ect ed i n each C A L P O S T ru n s o t h at e ach C A L P O ST ru n rep r es en t s t h e i mp act s at a s i n g l e

Cl as s I ar ea. T h e t ab l e i n cl u d es t h e d at a s h o w n i n t h e ex a mp l e i n T ab l e 4

- 1

. Fo r a s cr een i n g

as s es s men t

, t h e p eak v al u e o f t h e ch an g e i n ex t i n ct i o n i s s h o w n at t h e b o t t o m o f t h e v i s i b i l i t y

t ab l e (s ee T ab l e 4

- 1 ). Fo r a fi n er g ri d s i mu l at i o n

, t h e 9 8 t h p ercen t i l e v al u e (8 t h h i g h es t d ay ) i s

u s ed fo r co mp a ri s o n ag ai n s t t h e B A R T t h res h o l d o f 0

. 5 d eci v i e w s

. It i s n ec es s ary t o i mp o rt t h e

res u l t s o f t h e CA L P O S T t ab l e i n t o a s o rt i n g p ro g ram s u ch as a s p read s h eet t o ran k t h e d ai l y

ch an g e i n ex t i n ct i o n v al u es s u c h as i s p res en t ed i n T ab l e 4

- 2

.

T h e C A L P O S T i n p u t s t h at n eed t o b e carefu l l y ch eck ed as p art o f t h e CA L P O S T q u al i t y

as s u ran ce ar e:

- V i s i b i l i t y t ech n i q u e (Met h o d 6 i n t h e co m mo n V I S T A S p ro t o co l )

- Mo n t h l y Cl as s I

- s p e ci fi c rel at i v e h u mi d i t y fact o rs fo r Me t h o d 6

- B ack g ro u n d l i g h t ex t i n ct i o n v al u esQ u a l i t y A s s u r a n c e 6 3 - In cl u s i o n o f al l ap p ro p ri at e s p eci es f ro m mo d el ed s o u rces ( e. g

. , s u l fat e

, n i t rat e

,

o rg an i cs

, ( as S O A ), co a rs e an d fi n e p art i cu l at e m at t er a n d el em en t al c arb o n

.

- A p p ro p ri at e s p eci es n am es fo r co a rs e P M u s ed

- E x t i n ct i o n effi ci en ci es fo r ea ch s p eci es

- A p p ro p ri at e Ray l ei g h s cat t eri n g t e rm (1 0 Mm - 1 fo r s creen i n g mo d el i n g b u t Cl as s I area

s p eci fi c v al u e fo r fi n er g ri d mo d el i n g )

- S creen t o s el e ct ap p ro p ri at e Cl as s I rec ep t o rs fo r ea ch C A L P O S T s i mu l at i o n

.

T h e C A L P O S T p ro g ra m p ro d u ces p l o t fi l es co mp at i b l e w i t h C A L V I E W t h at al l o w co n fi r mat i o n

o f re cep t o r l o c at i o n s t h at i s u s efu l i n ev al u at i n g t h e re c ep t o r s cre en i n g s t ep

.

P O S T U T I L al l o w s t h e u s er t o s u m t h e co n t ri b u t i o n s o f s o u rces fro m d i ffe ren t C A L P U F F

s i mu l at i o n s i n t o a t o t al co n cen t rat i o n fi l e. In ad d i t i o n

, i t co n t ai n s o p t i o n s t o s cal e t h e

co n cen t rat i o n s fro m d i ff eren t mo d el ed s p eci es (e. g

. , d i f feren t p art i cl e s i z es ) i n t o s p eci es

d ep en d en t s i ze d i s t ri b u t i o n s fo r t h e p art i cu l at e m at t er. Fo r ex amp l e

, P M i s o f t en s i mu l at ed w i t h

u n i t emi s s i o n rat es fo r each p art i cl e s i z e c at eg o ry an d

, i n t h e P O S T U T I L s t ag e

, t h e co n t ri b u t i o n s

o f each s i ze cat eg o ry b as ed o n t h e s p e ci es b ei n g c o n s i d ered (e. g

. , el e men t al c arb o n

, co ars e

p art i cu l at e m at t er, et c. ) are co mb i n ed t o fo rm t h e s p eci es co n c en t rat i o n s fo r i n p u t i n t o

C A L P O S T

. T h i s p ro ces s

, al t h o u g h s i mp l e, req u i res a care fu l rev i e w o f t h e w ei g h t i n g fact o rs fo r

each s o u rce

. P O S T U T I L al s o al l o w s a rep a rt i t i o n i n g o f n i t ri c aci d an d n i t rat e t o acco u n t fo r t h e

effe ct s o f am mo n i a l i mi t i n g co n d i t i o n s

.

If s o u rc e

- s p eci fi c mo d el i n g i s p erfo r med u s i n g d i ff ere n t s o u rces o f d at a o r d i ffe ren t t ech n i q u es

,

t h e s o u rce

- s p e ci fi c mo d el i n g p ro t o co l s h o u l d p ro v i d e j u s t i fi cat i o n fo r d ev i at i o n s fro m t h e

V I S T A S co m mo n p ro t o co l

, an d a Q A p l an s p eci fi c f o r t h e ap p l i cat i o n p ro v i d ed t o ad d res s t h e

q u al i t y as s u ran ce o f t h e d at a u s ed

.



### 6. 3 A d d i t i o n al Q A I s s u e s f or A l t e r n at i ve S ou r c e

- S p e c i f i c M od e l i n g

T h e l ev el o f Q A req u i r ed fo r ap p l i cat i o n o f s o u rce

- s p eci fi c p ro t o co l s w i l l b e s u b s t an t i al l y h i g h er

t h an fo r t h e u s e o f d at as et s t h at h av e al read y b een s u b j ect t o a Q A p ro c ed u re

. Fo r ex a mp l e,

s o u rce

- s p eci fi c p ro t o co l s m ay i n cl u d e t h e u s e o f o n

- s i t e met eo ro l o g i cal d at as et s

, t h e u s e o f h i g h er

res o l u t i o n p ro g n o s t i c met eo ro l o g i cal (e

. g

. , M M5 ) d at as et s

, al t ern at i v e v i s i b i l i t y cal cu l at i o n s

,

d i fferen t ex t i n ct i o n co effi ci en t s

, o r o t h er ch an g es t o t h e co m mo n p ro t o co l

. In ad d i t i o n t o

p ro v i d i n g a s o u rce

- s p eci fi c mo d el i n g p ro t o co l d es cri b i n g an d j u s t i fy i n g t h e ch an g es t o t h e

mo d el i n g ap p ro ach fro m t h e V IS T A S co m mo n p ro t o co l

, t h e s i t e

- s p eci fi c ap p l i cat i o n s s h o u l d

i n cl u d e t h e d ev el o p men t o f a Q A p l an t o p ro p erl y ev al u at e t h e d at a u s ed i n t h e s i t e

- s p eci fi c

mo d el i n g

.

T h e cri t i cal C A L M E T i n p u t p aramet ers d ep en d o n t h e mo d e i n w h i ch t h e mo d el i s ru n

(o b s erv at i o n s mo d e, h y b ri d mo d e o r n o

- o b s erv at i o n s mo d e), an d t h e l o cat i o n an d s p at i alQ u a l i t y A s s u r a n c e 6 4 rep res en t at i v en es s o f an y o b s erv at i o n al d at a. In a s i t e s p eci fi c p ro t o co l i n v o l v i n g t h e

d ev el o p men t o f a m et eo ro l o g i cal d at as et

, t h e el e men t s o f t h e Q A p ro ces s i n cl u d e p rep a rat i o n o f

w i n d ro s e (u s i n g o b s erv ed

, M M5 an d C A L M E T

- d eri v ed d at a), i n cl u d i n g ex a mi n at i o n o f t h e d at a

as a fu n ct i o n o f s eas o n an d t i me o f d ay (e. g

. , 4 a m, 1 0 am, 4 p m w i n d ro s es )

, t i me s eri es an al y s es

,

an d p res en t at i o n o f 2

- D v ect o r p l o t s i l l u s t rat i n g t errai n effect s / s ea b re eze ci rcu l at i o n o r o t h er

feat u res o f t h e fl o w ex p ect ed t o o ccu r w i t h i n t h e d o mai n

. Fo r ex a mp l e, 2

- D v ect o r p l o t s

p ro d u ced d u ri n g l i g h t w i n d s p eed s t ab l e co n d i t i o n s (e. g

. , e arl y mo rn i n g s u ch as 4 a m) are g o o d

fo r as s es s i n g t h e p erfo rman ce o f t h e C A L M E T mo d el co n fi g u ra t i o n an d s w i t ch es i n rep ro d u ci n g

t errai n e ffe ct s b ecau s e t h es e co n d i t i o n s are l i k el y t o max i mi z e t h e t errai n i mp act s i n t h e mo d el

.

Seas o n w i n d ro s es at 4 am

, 1 0 a m an d 4 p m w o u l d b e ex p ect ed t o s h o w t h e d ev el o p men t o f s e a

b reez e ci rcu l at i o n s t h at may b e i mp o rt an t fo r c ert ai n ap p l i cat i o n s

. Cu s t o mi zat i o n o f t h e Q A

p ro ces s fo r t h e i n d i v i d u al s i t e

- s p eci fi c d o mai n b as ed o n t h e av ai l ab i l i t y o f d at a an d t h e p h y s i cal

p ro ces s es ex p ect ed t o b e i mp o rt an t at t h at l o cat i o n s h o u l d b e co n d u ct ed as p art o f t h e s i t e

- s p eci fi c

Q A p l an d ev el o p men t

.

If s i t e

- s p eci fi c C A L P U FF s i mu l at i o n s i n v o l v i n g t h e A mmo n i a L i mi t i n g Met h o d ar e co n d u ct ed

,

p erfo r man c e o f t h e mo d el i n rep ro d u ci n g o b s erv ed C A S T N et o r I MP R O V E s u l fat e an d n i t rat e

co n cen t rat i o n s at meas u r em en t s i t es w i t h i n t h e s i t e

- s p eci fi c mo d el i n g d o mai n s h o u l d b e

ev al u at ed

. T h e u s e o f al t ern at i v e am mo n i a co n cen t r a t i o n d at a (e. g

. , CM A Q o u t p u t rat h er t h an

d eri v ed am mo n i a b as ed o n a ero s o l me as u re men t s ) w i l l req u i re an ev al u at i o n o f t h e mo d el

p erfo r man c e r el at i v e t o t h e t e ch n i q u es i n t h e V IS T A S c o mmo n p ro t o co l

.

In an y s i t e

- s p e ci fi c p ro t o co l a s i t e

- s p eci fi c Q A p l an s h o u l d b e p rep a red

.



### 6. 4 A s s e s s m e n t of U n c e r t ai n t y i n M od e l i n g R e s u l t s

Ch ap t er 3 d i s cu s s ed t h e u n cert ai n t i es an d k n o w n l i mi t at i o n s i n CA L P U F F. T h e s o u rc e s p eci fi c

mo d el i n g rep o rt d o es n o t n eed t o rep eat t h e u n cert ai n t i es l i s t ed i n Ch ap t er 3

, b u t t h e rev i e w e r

s h o u l d i n t erp ret res u l t s i n l i g h t o f t h es e l i mi t at i o n s

. It i s ex p ect ed t h at t h e p erfo rm an ce o f t h e

mo d el w i l l b e b et t er i n p red i ct i n g ch an g es i n v i s i b i l i t y i mp act s d u e t o B A R T co n t ro l s t h an i n

p red i ct i n g ab s o l u t e v i s i b i l i t y v al u es

. T h i s i s b ecau s e u n cert ai n t i es i n met eo ro l o g i cal co n d i t i o n s

t ran s p o rt an d d i s p ers i o n are ex p ect ed t o b e l es s i mp o rt an t i n ev al u at i n g a ch an g e i n i mp act

, s i n c e

a co mp ar ab l e e ffe ct w i l l b e i n cl u d ed i n b o t h t h e b as e an d s en s i t i v i t y s i mu l at i o n s

.R e f e r e n c e s 6 5 

## 7. R E F E R E N C E S

A l l w i n e, K

. J

. an d C

. D

. W h i t em an

, 1 9 8 5 : ME L S A R : A Mes o s cal e A i r Q u al i t y Mo d el fo r Co mp l ex

T e rrai n : V o l u me 1

-- O v erv i e w

, T ech n i cal D es cri p t i o n an d U s er ' s G u i d e. P aci fi c N o rt h w es t L ab o r at o ry

,

Ri ch l an d

, W as h i n g t o n

.

Bat ch v aro v a, E

. an d S

. - E

. G ry n i n g

, 1 9 9 1 : A p p l i ed mo d el fo r t h e g ro w t h o f t h e d ay t i m e mi x ed l ay er.

B o u n d a r

y

- La yer M et eo r o l

. , 5 6

, 2 6 1

- 2 7 4

.

Bat ch v aro v a, E

. an d S

. - E

. G ry n i n g

, 1 9 9 4 : A n ap p l i ed mo d el fo r t h e h ei g h t o f t h e d ay t i me mi x ed l ay er

an d t h e en t r ai n men t zo n e. B o u n d a r

y

- La yer M et eo r o l

. , 7 1

, 3 1 1

- 3 2 3

.

Ben j a mi n

, S

. G

, D

. D ev en y i

, S

. S

. W ey g an d t

, K

. J

. B ru n d ag e, J

. M

. Bro w n

, G

. A

. G rel l

, D

. K i m, B. E

.

Sch w art z, T

. G

. S mi rn o v a, T

. L

. Smi t h

, an d G

. S. Man i k i n

, 2 0 0 4 : A n H o u rl y A s s i mi l at i o n Fo rec as t Cy cl e:

t h e R U C, M o n

. W ea

. R e v

. , 1 3 2

, 4 9 5

- 5 1 8

.

Cars o n

, D

. J

. , 1 9 7 3 : T h e d ev el o p m en t o f a d ry

, i n v ers i o n

- cap p ed

, co n v ect i v el y u n s t ab l e b o u n d ary l ay er.

Q u a r t

. J. R o y. M et eo r

. S o c

. , 9 9

, 4 5 0

- 4 6 7

.

Ch an g

, J

. C

. P. Fr an zes e

, K

. Ch ay an t rak o m an d S

. R

. H an n a, 2 0 0 1 : E v al u at i o n s o f C A L P U F F, H P A C an d

V L S T R A C K w i t h T w o M es o s cal e Fi el d D at as et s

. J

. A p

p l i ed M et eo r o l o g y

, 4 2 (4 ): 4 5 3

- 4 6 6

.

D ep art m en t o f t h e In t eri o r, 2 0 0 3 : L et t er fro m t h e A s s i s t an t Secret ary o f t h e In t eri o r t o t h e D i rect o r o f t h e

Mo n t an a D ep art men t o f E n v i ro n men t al Q u al i t y

.

D o u g l as

, S

. an d R. K es s l er

, 1 9 8 8 : U s er' s G u i d e t o t h e D i ag n o s t i c W i n d Mo d el

. Cal i fo rn i a A i r Res o u r ces

Bo ard

, S acr am en t o

, Cal i fo rn i a.

E d g ert o n

, E

. , 2 0 0 4 : N at u ral So u r ces o f P M2

. 5 an d PM co ars e O b s erv ed i n t h e S E A RC H N et w o rk

.

Pres en t ed at t h e A & W M A Sp eci al t y Co n fer en ce o n R eg i o n al an d G l o b al Pe rs p ect i v es i n H a ze: Cau s es

,

Co n s eq u en ces an d Co n t ro v ers i es

, A s h ev i l l e, N C, O ct o b er 2 0 0 4

.

E n v i ro n m en t al P ro t ect i o n A g en cy

, 2 0 0 3 a: G u i d an c e fo r T ra ck i n g Pro g r es s u n d er t h e Reg i o n al H a ze Ru l e;

E P A

- 5 4 / B

- 0 3

- 0 0 4

, U

. S. E n v i ro n m en t al Pro t e ct i o n A g e n cy

, Res ea rch T ri an g l e Park

, N C.

E n v i ro n m en t al Pro t e ct i o n A g en cy

, 2 0 0 3 b : G u i d an ce f o r E s t i mat i n g N at u ral V i s i b i l i t y Co n d i t i o n s u n d er

t h e Reg i o n al H az e Ru l e. E P A

- 4 5 4 / B

- 0 3

- 0 0 5

. U

. S

. E n v i ro n men t al Pr o t ect i o n A g en cy

, R es ear ch T ri an g l e

Park

, N C.

E n v i ro n m en t al P ro t ect i o n A g en cy

, 1 9 9 8 : Ph as e 2 Su m mary R ep o rt an d Re co m men d at i o n s fo r Mo d el i n g

L o n g Ran g e T r an s p o rt an d Imp act s

. In t er ag en cy W o rk g ro u p o n A i r Q u al i t y Mo d el i n g (IW A Q M ). E P A

4 5 4 / R

- 9 8

- 0 1 9

, U

. S

. E n v i ro n m en t al P ro t ect i o n A g en cy

, R T P

, N C.R e f e r e n c e s 6 6 E s co f fi er

- Czaj a, C.

, an d J

. Sci r e. 2 0 0 2 : T h e E ffe ct s o f A mmo n i a L i mi t at i o n o n N i t rat e A ero s o l Fo r mat i o n

an d V i s i b i l i t y Imp act s i n Cl as s I A reas

. Pap er J 5

. 1 3

, 1 2 t h A MS/ A & W M A Co n f eren ce o n t h e A p p l i cat i o n s

o f A i r Po l l u t i o n Met eo ro l o g y

, N o rfo l k

, V A

. M ay 2 0 0 2

.

Fai ral l

, C

. W

. , E

. F

. Brad l ey

, J

. E

. H are

, A

. A

. G ra ch ev

, a n d J

. B

. E d s o n

, 2 0 0 3 :

Bu l k p ara met e ri zat i o n o f ai r

- s e a fl u x es : U p d at es an d v e ri fi cat i o n fo r

t h e C O A R E al g o ri t h m. Jo u r n a l o f Cl i m a t e

, 1 6

, 5 7 1

- 5 9 1

.

Fal l o n

, S

. an d G

. B en ch

, 2 0 0 4 : IM PR O V E Sp e ci al St u d y : H i

- V o l Sa mp l i n g fo r Carb o n

- 1 4 A n al y s i s o f

PM 2

. 5 A ero s o l s

. D raft Rep o rt

, L a w ren c e L i v er mo r e N at i o n al L ab o rat o ry

.

FL A G

, 2 0 0 0

. Fed eral L an d M an ag ers ’ A i r Q u al i t y Re l at ed V al u es W o rk g ro u p (F L A G ). Ph as e I Rep o rt

.

U

. S. F o res t S erv i ce

, N at i o n al Pa rk S erv i ce

, U

. S

. Fi s h a n d W i l d l i fe Se rv i ce.

G r el l

, G

. A

. , J

. D u d h i a

, an d D

. R. St au ff er, 1 9 9 5 : A D es cri p t i o n o f t h e Fi ft h G en e rat i o n Pen n St at e/ N C A R

MM5

, N C A R T N

- 3 9 8

- S T R

, N C A R T ech n i cal N o t e

.

G ro s j e an

, D

. , an d J

. Sei n f el d

, 1 9 8 9 : Par am et eri zat i o n o f t h e Fo rmat i o n Po t en t i al o f Seco n d ary O rg an i c

A e ro s o l s

. A t m o s

. E n vi r o n

. , 2 3

, 1 7 3 3

- 1 7 4 7

.

H o l t s l ag

, A

. A

. M. an d A

. P

. v an U l d en

, 1 9 8 3 : A s i mp l e s ch eme fo r d ay t i me es t i mat es o f t h e s u rf ace fl u x es

fro m ro u t i n e w e at h er d at a. J. Cl i m

. a n d A p

p l

. M et eo r

. , 2 2

, 5 1 7

- 5 2 9

.

Ir w i n

, J

. S.

, J

. S. S ci re an d D

. G

. St ri mai t i s

, 1 9 9 6 : A Co mp a ri s o n o f C A L P U FF Mo d el i n g Res u l t s w i t h

C A P T E X Fi el d D at a R es u l t s

. In A i r Po l l u t i o n Mo d el i n g an d It s A p p l i cat i o n s

, X II. E d i t ed b y S

. E

.

G ry n i n g an d F

. A

. S ch i erm ei er

. Pl en u m P res s

, N e w Y o rk

, N Y

.

I W A Q M

, 1 9 9 8 : In t erag en cy W o rk g ro u p o n A i r Q u al i t y Mo d el i n g (IW A Q M) Ph as e 2 Su mm ary R ep o rt

an d R eco m men d at i o n s fo r Mo d el i n g L o n g R an g e T ran s p o rt Imp a ct s

. E P A

- 4 5 4 / R

- 9 8

- 0 1 9

.

L i u

, M. K

. an d M

. A

. Y o ck e

, 1 9 8 0 : Si t i n g o f w i n d t u rb i n e g en erat o rs i n co mp l ex t errai n

. J. E n er g

y

, 4

,

1 0 : 1 6

.

Mah rt

, L

. , 1 9 8 2 : Mo m en t u m Bal an ce o f G r av i t y Fl o w s

. J. A t m o s

. S ci

. , 3 9

, 2 7 0 1

- 2 7 1 1

.

Mau l

, P. R.

, 1 9 8 0 : A t mo s p h e ri c t ran s p o rt o f s u l fu r co mp o u n d p o l l u t an t s

. Cen t ral E l e ct ri ci t y G en erat i n g

Bu reau MI D / S S D / 8 0 / 0 0 2 6 / R. N o t t i n g h am, E n g l an d

.

Mo rri s

, R.

, C. T an g an d G

. Y a r w o o d

, 2 0 0 3 : E v al u at i o n o f t h e Su l fat e an d N i t rat e Fo r mat i o n M ech an i s m

i n t h e C A L P U FF Mo d el i n g Sy s t e m. Pro c eed i n g s o f t h e A & W M A Sp e ci al t y Co n fer en ce

– G u i d el i n e o n

A i r Q u al i t y Mo d el s : T h e P at h Fo r w ard

. My s t i c, C T

, 2 2

- 2 4 O ct o b er 2 0 0 3

.

Mo rri s o n

, K

. , Z

- X W u

, J

. S

. Sci r e, J

. Ch en i e r an d T

. J effs

- Sch o n e w i l l e

, 2 0 0 3 : CA L P U FF

- Bas ed

Pred i ct i v e an d R eact i v e E mi s s i o n s Co n t ro l Sy s t em

. 9 6 t h A & W M A A n n u al Co n fe ren c e & E x h i b i t i o n

, 2 2

-

2 6 J u n e 2 0 0 3

, San D i eg o

, C A

.R e f e r e n c e s 6 7 O ' Bri en

, J

. J

. , 1 9 7 0 : A n o t e o n t h e v ert i cal s t ru ct u re o f t h e ed d y ex ch an g e co effi ci en t i n t h e p l an et ary

b o u n d ary l ay er

. J

. A t m o s

. S ci

. , 2 7

, 1 2 1 3

- 1 2 1 5

.

Pi t ch fo rd

, M

. , W

. Mal m, B

. Sch i ch t el

, N

. K u ma r, D

. L o w en t h al

, an d J

. H an d

, 2 0 0 5 : Rev i s ed IMP R O V E

A l g o ri t h m fo r E s t i mat i n g L i g h t E x t i n ct i o n fro m Pa rt i c l e Sp eci at i o n D at a

. R ep o rt t o IMP R O V E St ee ri n g

Co m mi t t ee, N o v emb er 2 0 0 5

Perry

, S

. G

. , D

. J

. Bu rn s

, L

. H

. A d a ms

, R. J

. P ai n e, M. G

. D en n i s

, M

. T

. Mi l l s

, D

. G

. St ri mai t i s

, R. J

.

Y a ma rt i n o

, E

. M

. In s l ey

, 1 9 8 9 : U s er’s G u i d e t o t h e Co mp l ex T errai n D i s p ers i o n Mo d el Pl u s A l g o ri t h ms

fo r U n s t ab l e Si t u at i o n s (C T D MP L U S) V o l u me 1 : Mo d el D es cri p t i o n an d U s er In s t ru ct i o n s

. E P A / 6 0 0 / 8

-

8 9 / 0 4 1

, U

. S

. E P A

, R es ear ch T ri an g l e P ark

, N o rt h Caro l i n a.

Sch u l man

, L

. L

. , D

. G

. St ri mat i t i s

, an d J

. S

. S ci re

, 2 0 0 0 : D ev el o p men t an d E v al u at i o n o f t h e P RI M E Pl u m e

Ri s e an d Bu i l d i n g D o w n w as h Mo d el

, J. A i r & W a s t e M a n a g e

. A s s o c.

, 5 0

, 3 7 8

- 3 9 0

.

Sci re

, J

. S

. , F. W

. L u r man n

, A

. Bas s an d S

. R

. H an n a, 1 9 8 4 : D ev el o p men t o f t h e M E S O P U FF I I

D i s p ers i o n Mo d el

. E P A

- 6 0 0 / 3

- 8 4

- 0 5 7

, U

. S

. E n v i r o n men t al P ro t ect i o n A g en cy

, R es ear ch T ri an g l e Pa rk

,

N C.

Sci re

, J

. S. an d F

. R

. Ro b e, 1 9 9 7 : Fi n e

- S cal e A p p l i cat i o n o f t h e C A L M E T Met eo ro l o g i cal Mo d el t o a

Co mp l ex T er rai n Si t e. Pap er 9 7

- A 1 3 1 3

. A i r & W as t e Man ag em en t A s s o ci at i o n 9 0 t h A n n u al Meet i n g &

E x h i b i t i o n

, T o ro n t o

, O n t ari o

, C an ad a

. 8

- 1 3 J u n e 1 9 9 7

.

Sci re

, J

. S.

, D

. G

. St ri mai t i s

, an d R. J

. Y am art i n o

, 2 0 0 0 a: A U s e r’s G u i d e fo r t h e C A L P U FF D i s p e rs i o n

Mo d el ( V ers i o n 5 )

. E a rt h T ech

, In c.

, Co n co rd

, Mas s ach u s et t s

Sci re

, J

. S

. , F. R. Ro b e, M. E

. F ern au

, an d R

. J

. Y a ma r t i n o

, 2 0 0 0 b : A U s e r’s G u i d e fo r t h e C A L M E T

Met eo ro l o g i cal Mo d el ( V ers i o n 5 )

. E art h T e ch

, In c

. , C o n co rd

, Mas s a ch u s et t s

.

Sci re

, J

. S

. , Z

- X W u

, D

. G

. St ri mai t i s an d G

. E

. Mo o re, 2 0 0 1 : T h e So u t h w es t W y o mi n g Reg i o n al

C A L P U FF A i r Q u al i t y Mo d el i n g St u d y

– V o l u me I. Prep a red fo r t h e W y o mi n g D ep t o f E n v i ro n men t al

Q u al i t y

. A v ai l ab l e fro m E a rt h T ech

, In c.

, 1 9 6 Bak e r A v en u e, Co n co rd

, M A

.

Sci re

, J

. S.

, Z

. - X

. W u

, 2 0 0 3 : E v al u at i o n o f t h e CA L P U FF Mo d el i n Pred i ct i n g Co n cen t rat i o n

, V i s i b i l i t y

an d d ep o s i t i o n at Cl as s I A reas i n W y o mi n g

. Pres en t ed at t h e A & W M A Sp e ci al t y Co n fer en ce

, G u i d el i n e

o n A i r Q u al i t y Mo d el s : T h e Pat h Fo r w ard

. My s t i c, C T

, 2 2

- 2 4 O ct o b er 2 0 0 3

.

Sci re

, J

. S.

, D

. G

. St ri mai t i s an d F. R. Ro b e, 2 0 0 5 : E v al u at i o n o f en h an cemen t s t o t h e CA L P U F F mo d el fo r

o ffs h o re an d co as t al ap p l i cat i o n s

. Pro ceed i n g s o f t h e T en t h In t ern at i o n al Co n fer en ce o n H ar mo n i s at i o n

w i t h i n A t mo s p h e ri c D i s p ers i o n Mo d el l i n g fo r Reg u l at o ry Pu rp o s es

. Si s s i (M al i a), C ret e

, G ree ce

. 1 7

- 2 0

O ct o b e r 2 0 0 5

.

St ri mai t i s

, D

. G

. , J

. S. S ci re an d J

. C

. Ch an g

, 1 9 9 8 : E v al u at i o n o f t h e CA L P U F F D i s p ers i o n Mo d el w i t h

T w o Po w er Pl an t D at a S et s

. T en t h J o i n t Co n feren ce o n t h e A p p l i cat i o n s o f A i r Po l l u t i o n Met eo ro l o g y

,

Ph o en i x

, A ri zo n a. A meri c an Met eo ro l o g i cal So ci et y

. 1 1

- 1 6 J an u ary 1 9 9 8

.R e f e r e n c e s 6 8 T an n e r, R

. , M. Z h en g

, K

. L i m, J

. Sch au er

, an d A

. P. M c N i ch o l

, 2 0 0 5

. Co n t ri b u t i o n s t o t h e O rg an i c

A e ro s o l Fract i o n i n t h e T en n es s e e V al l ey : Seas o n al an d U rb an

- Ru r al D i f feren ces

. Pap e r p res en t ed at t h e

A A A R In t ern at i o n al Sp e ci al t y Co n f eren ce, P M: Su p e rs i t e Pro g ra m an d Rel at ed St u d i es

, A t l an t a

, 7

- 1 1

Feb ru a ry 2 0 0 5

.