Επιχειρησιακή χρήση ατμοσφαιρικών μοντέλων
Creators: name: Γιάνναρος, Θεόδωρος Μιχαήλ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2007
Subjects: Ατμόσφαιρα
Μοντέλα
Προσομοίωση
Βιογενείς εκπομπές
Ευρώπη
Επιχειρησιακή εφαρμογή
Atmosphere
Models
Simulation
Biogenic emissions
Europe
Operational use

description: Οι βιογενείς πτητικές οργανικές ενώσεις (BVOCs) αποδεδειγμένα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην τροποσφαιρική χημεία. Η ακριβής τάξη μεγέθους των εκπομπών τους δεν είναι γνωστή, ενώ η μεθοδολογία υπολογισμού τους χαρακτηρίζεται από σημαντικές πηγές αβεβαιότητας. Στα πλαίσια μιας προσπάθειας επανεκτίμησης του μεγέθους των εκπομπών των BVOCs, εντάσσεται και η παρούσα Διπλωματική Εργασία. Αντικείμενο της αποτελεί η ανάπτυξη ενός μοντέλου ανοιχτού κώδικα το οποίο θα χρησιμοποιείται επιχειρησιακά για τον υπολογισμό/πρόγνωση των επιπέδων των βιογενών εκπομπών. Το Πρώτο Κεφαλαίο χαρακτηρίζεται ως εισαγωγικό στα ατμοσφαιρικά μοντέλα. Περιλαμβάνει μία εισαγωγή στην μαθηματική θεμελίωση όλων των ατμοσφαιρικών μοντέλων, ενώ ακολουθεί η κατηγοριοποίηση τους. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στα αριθμητικά μοντέλα πρόγνωσης καιρού και τα φωτοχημικά μοντέλα, ενώ εκτενής είναι η περιγραφή του αριθμητικού μοντέλου πρόγνωσης καιρού μέσης κλίμακας ΜΜ5 και του φωτοχημικού μοντέλου διασποράς CAMx. Στο Δεύτερο Κεφαλαίο γίνεται η παρουσίαση των βιογενών εκπομπών. Παρουσιάζονται οι διάφορες κατηγορίες φυσικών εκπομπών, των οποίων οι βιογενείς αποτελούν υποκατηγορία. Το μεγαλύτερο τμήμα του Κεφαλαίου είναι αφιερωμένο στην περιγραφή της φυσιολογίας και χημείας των βιογενών πτητικών οργανικών ενώσεων (BVOCs), οι οποίες αποτελούν μία από τις σημαντικότερες υποκατηγορίες των βιογενών εκπομπών. Η διαχείριση των εκπομπών BVOCs αποτελεί το αντικείμενο του Τρίτου Κεφαλαίου, το οποίο ξεκινά με μία συνοπτική παρουσίαση των κυριότερων μοντέλων που έχουν αναπτυχθεί για τον υπολογισμό αυτών των χημικών ενώσεων. Το δεύτερο τμήμα του Κεφαλαίου πραγματεύεται τη γνωστότερη μεθοδολογία υπολογισμού των εκπομπών BVOCs, η οποία προτάθηκε από τον Alex Guenther το 1993. Το Τέταρτο Κεφάλαιο είναι αφιερωμένο στην περιγραφή της δομής και της λειτουργίας του Ευρωπαϊκου Μοντέλου Υπολογισμού Βιογενών Εκπομπών (European Biogenic Emission Model-EBEM) το οποίο αναπτύχθηκε στα πλαίσια της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας και των ερευνητικών δραστηριοτήτων του Εργαστηρίου Φυσικής της Ατμόσφαιρας (ΕΦΑ) του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ).
description: Biogenic volatile organic compounds (BVOCs) have proved to play an important role in tropospheric chemistry. The exact order of magnitude of their emissions is not well known, while the calculation methodology is characterized by significant sources of uncertainty. In the framework of an effort to re-evaluate the magnitude of BVOCs emissions, the current Master Thesis has been written. The subject of this Master Thesis is the development of an open source model that will be applied operationally in order to estimate/forecast the levels of biogenic emissions.The First Chapter is a general introduction to atmospheric models. It begins with an introduction to the mathematical foundation of atmospheric models, while it continues with the description of their classification. Special attention is paid to numerical weather prediction and photochemical models, while there is a comprehensive description of NWP model MM5 and photochemical dispersion model CAMx. In Chapter Two, there is an introduction into biogenic emissions. Several sources of natural emissions are presented, whom biogenic ones constitute a sub-category. The greater part of this Chapter is however dedicated to the description of the physiology and chemistry of biogenic volatile organic compounds (BVOCs), which are actually one of the most significant sub-categories of biogenic emissions. Administration of BVOCs emissions is the subject of Chapter Three, which starts with a brief description of the principal models that have been developed in order to calculate emissions of these chemical species. The second part of this chapter copes with the accepted methodology for estimating BVOCs emissions, which has been proposed by Alex Guenther in 1993. Chapter Four is devoted to the description of the structure and functionality of the European Biogenic Emission Model (EBEM), which has been developed in the framework of the present Master Thesis and the research activities of the Laboratory of Atmospheric Physics (LAP) of the Aristotle University of Thessalonica (AUTH). Results of the operational use of EBEM, along with after-cast conclusions, are presented in Chapter Five. These results refer to emissions of isoprene and monoterpenes in a broad region of Europe and the Balkan Peninsula. Finally, in the Sixth Chapter there is an evaluation of the model’s results, as well as a reference to the future plans for its optimization.