<p>The aim of this project was to develop a numerical model simulating the global transport of air pollution. The model currently used by SMHI, the Swedish Meteorological and Hydrological Institute, was intended to perform such simulations at regional scales. However, the usage of a grid based on longitudes and latitudes makes this model work poorly in global simulations. The problem with this grid is that the nodes are concentrated near the North and South Poles. Due to this characteristic, the Courant, Friedrich and Lewy-condition for numerical stability puts a sharp bound on the timestep length. In order to keep the transport algorithms stable, the timestep length has to be very small.</p><p>To avoid too short timesteps, we adopted a new kind of grid. In principle, we defined the global grid on the surface of a cube. By replacing straight lines on the cube with great circles we took the curvature of the Earth into account. The result was almost equal distances between the nodes, and thus we were able to use an acceptable timestep length.</p> / <p>Målet med detta examensarbete var att utveckla en datormodell för global transportsimulering av luftföroreningar. Den modell som hittills använts av SMHI, Sveriges meterologiska och hydrologiska institut, utvecklades för att göra transportsimuleringar över begränsade områden. Detta innebar att ett gitter baserat på latituder och longituder kunde utnyttjas. Problemet som uppkommer då detta gitter används i globala simuleringar är att noderna ligger alltför tätt i närheten av polerna. Enligt CFL-villkoret för numerisk stabilitet så kommer då de numeriska algoritmer som simulerar vindtransport att bli instabila i polarområdena om inte tidssteglängden görs mycket liten.</p><p>För att undvika en alltför kort tidssteglängd så har vi i detta projekt begagnat oss av ett nytt slags gitter. Grundideen bakom det nya gittret var att utgå från en numerisk metod definierad på en kub. För att tillämpa metoden på en sfär så ersatte vi kubens räta linjer med storcirklar till sfären. Resultatet blev en någorlunda jämn geografisk spridning av beräkningsnoderna, vilket innebar att en godtagbar tidssteglängd kunde användas.</p>

The aim of this project was to develop a numerical model simulating the global transport of air pollution. The model currently used by SMHI, the Swedish Meteorological and Hydrological Institute, was intended to perform such simulations at regional scales. However, the usage of a grid based on longitudes and latitudes makes this model work poorly in global simulations. The problem with this grid is that the nodes are concentrated near the North and South Poles. Due to this characteristic, the Courant, Friedrich and Lewy-condition for numerical stability puts a sharp bound on the timestep length. In order to keep the transport algorithms stable, the timestep length has to be very small. To avoid too short timesteps, we adopted a new kind of grid. In principle, we defined the global grid on the surface of a cube. By replacing straight lines on the cube with great circles we took the curvature of the Earth into account. The result was almost equal distances between the nodes, and thus we were able to use an acceptable timestep length. / Målet med detta examensarbete var att utveckla en datormodell för global transportsimulering av luftföroreningar. Den modell som hittills använts av SMHI, Sveriges meterologiska och hydrologiska institut, utvecklades för att göra transportsimuleringar över begränsade områden. Detta innebar att ett gitter baserat på latituder och longituder kunde utnyttjas. Problemet som uppkommer då detta gitter används i globala simuleringar är att noderna ligger alltför tätt i närheten av polerna. Enligt CFL-villkoret för numerisk stabilitet så kommer då de numeriska algoritmer som simulerar vindtransport att bli instabila i polarområdena om inte tidssteglängden görs mycket liten. För att undvika en alltför kort tidssteglängd så har vi i detta projekt begagnat oss av ett nytt slags gitter. Grundideen bakom det nya gittret var att utgå från en numerisk metod definierad på en kub. För att tillämpa metoden på en sfär så ersatte vi kubens räta linjer med storcirklar till sfären. Resultatet blev en någorlunda jämn geografisk spridning av beräkningsnoderna, vilket innebar att en godtagbar tidssteglängd kunde användas.