Topoğrafyanın hava kalitesi modellemesi üzerine etkisi
The effect of topography on air quality modeling
Yazar: TUĞBA CİVİL
Danışman: PROF. DR. ARSLAN SARAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Hava kalitesi modelleri, hava kirleticilerinin yer seviyesindeki etkilerini belirlemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Topoğrafik özelliklerden biri olan yükseltinin, kirleticilerin dağılımına önemli etkileri bulunmaktadır. Bu çalışmada, kirleticilerin dağılımı AERMOD modeli kullanılarak belirlenmiştir. Model, hava kirleticilerin konsantrasyonlarını hesaplamak için kirletici emisyonları, topoğrafya ve meteorolojik verileri birleştiren teknikleri kullanmaktadır. Çalışmalarda, İstanbul Kartal Meteoroloji Ölçüm İstasyonu'ndan 2015 yılı için alınan meteorolojik veriler kullanılmıştır. Marmara Denizi istasyonun güneyinde yer almaktadır, istasyonun kuzeyi ise kentsel alandır. Çalışmanın amacı, arazi kullanımı ve topoğrafya özelliklerinin farklılıklarını tespit etmektir. Bu sebeple, bir nokta kaynak belirlenmiştir ve sahaya özgü üç arazi kullanım parametresi olan albedo, bowen oranı ve yüzey pürüzlülük uzunluğunun kirletici dağılımı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sonuçlar, yüzey karakteristiklerinin (albedo, bowen oranı ve yüzey pürüzlülük uzunluğu) kirletici dağılımına önemli ölçüde etkisinin olduğunu göstermiştir. Diğer çalışmada, oluşturulan rastgele topoğrafyalar üzerinde yer seviyesinde kirletici konsantrasyonları incelenmiştir. Sanal bir kaynağa, farklı mesafelerde ve çeşitli yüksekliklerde engeller olduğu varsayılmıştır. Kaynağa yakın mesafelerde yükselti arttıkça konsantrasyon artışı gözlenmiş, fakat kaynaktan uzaklaştıkça kirletici yayıldığından konsantrasyon azalmıştır. Kaynağın uzağında yükselti olması konsantrasyon dağılımını çok etkilememiştir. Etkin baca yüksekliği üstündeki yükseltilerde yansımadan dolayı kirletici konsantrasyonunda ikinci artışlar gözlenmiştir. Ekstrem yükselti verilen bölgelerde model gerçekçi konsantrasyon hesabı yapamamıştır. Hesaplama metodolojisinin Eulerian tabanlı olmamasından dolayı, ekstrem yüksekliklerin olduğu bölgede AERMOD ile konsantrasyon hesabı yapmak yanıltıcı sonuçların çıkmasına sebep olabilmektedir. Bu nedenle, AERMOD modeli kullanıcılarının çalışacakları arazinin yüksekliklerini iyi gözlemlemesi ve hesaplama için model kapasitesini iyi bilmesi gerekir.

Abstract:
Air Quality models are widely applied to determine ground-level effects of air pollutants. Elevation, which is one of the topographical features, has significant effect on the dispersion of pollutants. In this study, the dispersion of pollutants was determined by using AERMOD model. The model uses techniques that combine pollutant emissions, topography and meteorological data to calculate the concentrations of air pollutants. In studies, meteorological data from Istanbul Kartal Meteorological Measurement Station for 2015 were used. The Marmara Sea is located to the South of the station, whereas the North of the station is urban area. The aim of the study is to determine the differences in land use and topography characteristics. Therefore, a point source was identified and the effect of three field-specific land use parameters, albedo, bowen ratio and surface roughness length on pollutant dispersion were investigated. The results, showed that the surface characteristics (albedo, bowen ratio and surface roughness length) had a significant effect on pollutant dispersion. In the other study, concentration profile of the receptor points was investigated according to random topography. Some obstacles at different distances and various heights were assumed to a virtual source. Concentrations are increased in the vicinity of the source. However, concentrations are decreased at far receptors from the source. The elevation away from the source did not affect the concentration dispersion. Since reflection will occur in elevations above the effective stack height, second increases in pollutant concentration have been observed. The model could not calculate realistic concentration in the regions where extreme elevation was given. Since the calculation methodology is not Eulerian based, concentration calculation with AERMOD in the region which have extreme heights may lead to misleading results. Therefore, users of the AERMOD model should observe the terrain elevations well and need to know the model capacity for calculation.