Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this thesis, we presents a development and validation of a 3D numerical model for the
advection-diffusion equation. Models of this kind has been developed for scientific investigations
and to support atmospheric emissions control and environmental policy decisions.
To develop this model, we used the computational implementation of an explicit numerical
scheme for the discretization of the envolved equations. During this procedures, exaustive
tests were performed to ensure that the used implementations agrees to the stability, consistence
and convergence criterias. As a way for minimizing one of the main deficiences found
in almost the major atmospheric dispersion models, i.e. imprecisions in the meteorological
input data for initializing this models, we used a realistic atmospheric flow field generated by
mesoscale circulation model. As the mesoscale model gives information at scale larger than
the necessary for description of a plume trajectory, a weighted linear average proper interpolation
was developed for intermediate these distances. Our model considers the assumption
that atmospheric turbulence is not isotropic, where diffusion coefficients are variables in time
and space and are different for lateral and vertical directions. In our model we estimate this
coefficients by the atmospheric boudary layer parameterizations proposed byMoraes (2000).
For validation of themodel, we used experimental datasets from field experiment carried near
a thermoelectric power plant presidente Médici, in the city of Candiota/RS. These datasets
contains surface SO2 concentrations, surface wind velocity measured in meteorological towers
as well as turbulence data measured in micrometeorological towers. The results of the
validation indicates that the model works well, at least for the source and the terrain were it
is located. i.e. continuous emission and homogeneous topography. / Nesta tese, apresentamos o processo de desenvolvimento e validação de um modelo
numérico 3D para a equação de difusão-advecção. Modelos como este têm sido desenvolvidos
objetivando a investigação científica para dar suporte ao controle de emissões de poluentes
atmosféricos e à tomada de decisões no desenvolvimento de políticas ambientais. Para
a elaboração deste modelo utilizamos a implementação de um esquema numérico explícito
na discretização das equações envolvidas. Durante este processo, exaustivos testes foram
realizados para que a implementação garantisse estabilidade, consistência e convergência.
Como forma de minimizar uma das principais deficiências encontradas na maioria dos modelos
de dispersão atmosféricos (MDA), qual seja, a imprecisão da entrada de dados meteorológicos
para a inicialização destes modelos, utilizamos um campo de vento realístico gerado
por um modelo numérico de circulação de mesoescala. No entanto, como este modelo de
mesoescala fornece informações com uma escala maior do que a necessária para a descrição
da trajetória de uma pluma, foi preciso desenvolver um método de interpolação apropriado
para intermediar estas distâncias. Nosso modelo contempla, ainda, a hipótese da turbulência
atmosférica não ser isotrópica, onde os coeficientes de difusão turbulenta são variáveis
no tempo e espaço e, ainda, diferentes nas direções lateral e vertical. Em nosso modelo,
estes coeficientes foram estimados utilizando a parametrização de camada limite proposta
por Moraes (2000). Para a validação do modelo, utilizamos dados experimentais obtidos
em um experimento realizado próximo à usina termelétrica Presidente Médici, no município
de Candiota/RS. Estes dados compreendem medidas de concentração superficial de SO2,
velocidade do vento em superfície medidos em torres meteorológicas, bem como dados de
turbulência medido em torre micrometeorológica. Os resultados da validação mostraram que
o modelo funciona bem, ao menos para o tipo de fonte e topografia onde está localizada, ou
seja, emissão contínua e topografia homogênea.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3884 |
| Date | 27 August 2009 |
| Creators | Zimermann, Hans Rogério |
| Contributors | Moraes, Osvaldo Luiz Leal de, Barbosa, Marcia Cristina Bernardes, Piva, Everson Dal, Degrazia, Gervásio Annes |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100500000006, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 890f38b3-51f1-4071-8146-2205917ead15, abded063-6692-4606-a204-f8905959dfc2, 4ed7d92c-ceb2-489f-ba32-5864ad5b9ac8, 9f6210d9-6ed1-46d4-8532-01c861d7a376, 13738063-d66f-4ced-9927-e9027628632e |
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