Άμεση σύζευξη αριθμητικών μοντέλων για τη μελέτη δασικών πυρκαγιών.:
Creators: name: Κάρτσιος, Στέργιος Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Άμεση σύζευξη
Αριθμητικά μοντέλα πρόγνωσης καιρού
Μοντέλα συμπεριφοράς πυρός
Online coupling
Numerical weather prediction models
Wildland fire behavior models

description: Η συμπεριφορά του πυρός μπορεί να εκτιμηθεί, αν είναι γνωστές οι μετεωρολογικές συνθήκες, η τοπογραφία και οι ιδιότητες της καύσιμης ύλης. Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, ο συνδυασμός αριθμητικών μοντέλων πρόγνωσης καιρού και μοντέλων συμπεριφοράς του πυρός αποτελεί ενεργό πεδίο έρευνας. Στην παρούσα Μεταπτυχιακή Διατριβή Ειδίκευσης, χρησιμοποιήθηκε το συζευγμένο μοντέλο WRF-SFIRE (WRF-ARW και SFIRE), για την μελέτη της αλληλεπίδρασης ατμόσφαιρας – πυρός κάτω από συγκεκριμένες ιδεατές συνθήκες, απουσία τοπογραφίας. Εισάγοντας ως δεδομένα εισόδου, την κατακόρυφη κατανομή της δυνητικής θερμοκρασίας και αναλογίας μίγματος, τις οριζόντιες συνιστώσες του ανέμου καθ’ ύψος, την ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια και τις ιδιότητες της καύσιμης ύλης, επιχειρήθηκε η αξιολόγηση του συνδυασμού, ως προς την ικανότητά του να περιγράψει την αμφίδρομη σχέση ατμόσφαιρας – πυρός. Πραγματοποιήθηκαν αριθμητικές προσομοιώσεις, όπου μεταβάλλοντας τις συνθήκες ευστάθειας, το μέσο άνεμο και την αναλογία μίγματος των υδρατμών καθ’ ύψος, καταβλήθηκε προσπάθεια ερμηνείας των φυσικών και δυναμικών χαρακτηριστικών της ροής και του πυρός. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, το WRF-SFIRE είναι σε θέση να αναλύσει σε μεγάλο βαθμό τις αλληλεπιδράσεις ατμόσφαιρας – πυρός, ενώ οι συνθήκες ευστάθειας στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας επηρεάζουν σε μικρό βαθμό τη συμπεριφορά του πυρός, ως προς το ρυθμό διάδοσης και τις ροές αισθητής θερμότητας. Ο άνεμος είναι ο πιο σημαντικός και ευμετάβλητος παράγοντας στην αμφίδρομη αυτή σχέση, επηρεάζοντας όχι μόνο το ρυθμό και τη διεύθυνση διάδοσης, αλλά και τα χαρακτηριστικά της επαγωγικής στήλης θερμότητας. Η μεταβολή της κατακόρυφης κατανομής της αναλογίας μίγματος των υδρατμών δεν μπόρεσε να μεταφρασθεί ως μεταβολή της περιεχόμενης υγρασίας της καύσιμης ύλης, καθώς η παραμετροποίηση αυτή δεν ήταν ενεργοποιημένη. Ωστόσο, παρατηρήθηκε αύξηση της αναλογίας μίγματος έως και 0,6 g/kg μέσα στην επαγωγική στήλη θερμότητας, η οποία αποδίδεται στις ροές λανθάνουσας θερμότητας.
description: Fire behavior can be estimated when meteorological conditions, topography and fuel properties are known. Over the past two decades, the combination of numerical weather prediction models and fire behavior models is an active field of research. In this thesis, the coupled Weather – Wildland Fire Model, WRF-SFIRE, a combination of WRF-ARW and fire behavior model SFIRE, is used in order to study the atmosphere – fire interactions under certain conditions, while topography has been eliminated. Vertical distributions of potential temperature, water vapor mixing ratio and horizontal wind components, surface pressure and fuel properties are considered as input data information while an evaluation of WRF-SFIRE’s ability to describe the atmosphere – fire interrelationship is attempted. Interpretation of physical processes, dynamical flow characteristics and fire behavior is achieved throughout numerical simulations where varying the stability conditions, wind speed and water vapor mixing ratio. The results showed that the WRF-SFIRE is capable of analyzing the atmosphere – fire interactions to a large extent, while stability conditions at low levels affect propagation ratio and sensible heat fluxes in a minor way. The wind is the most important and mutable factor in this online coupling, affecting the fire propagation and the dynamic characteristics of the pyro-convective plume. With soil moisture model off, changes of water vapor mixing ratio were unable to increase or decrease fuel moisture, affecting only pyro-convection. However, an increase of 0.6 g/kg in water vapor mixing ratio, within pyro-convective plume, was observed which is attributed to latent heat fluxes.