Week 7,8 - Air Quality Modelling

8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling

1/46


2/46

Air Pollution Modelling

• Peodelan 'en(earan udara adala) 'engga*aran'ro+e+ 'en(earan udara *e+erta )u*ungan antarko'onen,-aria*el 'e*entuknya denganenggunakan re're+enta+i logika dan ateatika.

• Model 'en(earan udara enggunakan ateatikadan teknikteknik nuerik untuk en+iula+ikan'ro+e+ /+ik dan kiia yang e'engaru)i 'olu+iudara +aat ereka terdi+'er+i dan *ereak+i di ato+er.

• Model diran(ang ulai dari yang +eder)ana 'olutan

utaa +aa3 +a'ai yang ko'lek+ 4'olutan +ekunderyang ter*entuk +e*agai )a+il reak+i kiia yangko'lek+ dala ato+er3.


3/46

TUJUANPemodelan Pencemaran Udara

Me'redik+i kon+entra+i 'olutan di a*ien +ekitar+u*er

#denti/ka+i kontri*u+i +u*er 'ada 'ro*le kualita+udara

A++e+en 'ada i'a(t dan e*uat ren(ana'engendalian +trategi+ atau e*uat regula+i *aru

Me'erkirakan kon+entra+i 'olutan dari +u*er +etela)ditera'kan 'rogra,regula+i *aru.


4/46

MANFAATPemodelan Pencemaran Udara

5e*agai *agian dari +i+te anaeen kualita+ udara untukengendalikan 'en(earan udara

Mengidenti/ka+i +u*er a+ala) 'en(earan udara

Me*antu dala eran(ang +trategi yang eekti untukengurangi 'en(ear udara yang e*a)ayakan

Me*antu dala 'ro+e+ 'eriinan untuk e-eri/ka+i *a)7a+u*er *aru tidak akan ele*i)i +tandar kualita+ udaraa*ien

Me'redik+i kon+entra+i 'en(ear


5/46

Jenis Model PencemaranUdara•Pemodelan Dispersi Menge+tia+i kon+entra+i'olutan 'ada re+e'tor +'e+i/k yang *eradadi'erukaan tana) di+ekitar +u*er ei+i.

•Pemodelan Fotokimia Men+iula+ikan da'ak

dari +eua +u*er dengan e'erkirakankon+entra+i dan de'o+i+i 'olutan *aik inert au'unkiia reakti 'ada +kala +'a+ial yang *e+ar.

•Pemodelan Reseptor : Mengukur 'ada +u*er

dan re+e'tor untuk engidenti/ka+i ke)adiran'artikel 'en(ear dan untuk engukur kontri*u+i+u*er ter)ada' kon+entra+i 'en(ear yangterakuula+i di re+e'tor.


6/46

Konsep Pemodelan KualitasUdara

Input Data• Kon+entra+i

Background• Kondi+i

Meteorologi• 5u*er Ei+ilau alir dande+kri'+i tekni+3

• Pili)an Modelreceptor grid,'araeter'en(ear3

• Kondi+i to'ogra/lokal

PemrosesanData• Model di+'er+i di

ato+er• Kinetika

tran+ora+ikiia

• Ke+eti*anganato+er

• Ad+or*+i,de+or*+i

• d+*

Output• Predik+i Polutan

'ada $round!e-el

AnalisisOutput• A++e+en eek

'ada lingkungan• A++e+en eek

'ada ke+e)atan• Impact • Pengelolaan d+*


7/46


8/46

Parameter"parameter dalammodel udara

• Sum#er karakteri+tik ei+i3 lau ei+i a++a,7aktu3 loka+i +u*er koordinat3 te'eratur ga+ ei+i K3 tinggi 'lue ri+e 3

• Meteorolo$% te'eratur ato+er +ta*ilita+ ato+er di'erlukan untuk enentukan

koe/+ien di+'er+i3 ke(e'atan dan ara) angin tur*ulen+i

• Sifat &imia Atmosfer reak+ireak+i kiia di ato+er de'o+i+i *a+a) , kering3

• Parameter permukaangeoetri 'erukaan keka+aran,terrain lautandaera) kota atau de+a


9/46

:ran+'ortPen(earan

%dara


10/46

Pen$ukuran Per$erakanUdara•Pergerakan udara diaati dengan'engukuran eteorologi

•Pengukuran data eteorologi *erda+arkan

7aktu•5e+aat

•Kontinu

•Pengukuran data eteorologi *erda+arkanloka+i

•Pengukuran ole) /;+tation

•ata +atelit


11/46


12/46

Per$erakan pencemar udara

Ad-ek+i

'ergerakan)ori+ontalengikuti

'ergerakanangin

i>u+i

'ergerakan-ertikaldan a(akkarena

gaya tarikantar

'artikel

?eak+i

reak+ikiia

kering*a+a)

otokiia3

e'o+i+i atu)nya'en(earudara ke

*ui

aki*at gayagra-ita+i*aik

eli*atkanair

de'o+i+i

*a+a)3au'untidak

de'o+i+ikering3


13/46

Deposisi #asa dan deposisikerin$

• e'o+i+i *a+a) yang eli*atkan )uan +alu atau'un ua' air di udara.

• e'o+i+i kering elalui 'ro+e+ a*+or'+i atau +edienta+igra-ita+ional dengan kontak antara a+a' dengan 'erukaan tana)-egeta+i au'un 'erukaan air.

• @0 elalui ekani+e de'o+i+i kering.


14/46


15/46

Topo$ra' %an$ kompleks mempen$aruisirkulasi udara lokal


16/46

Sea and land #ree(es)an$in laut dan an$in darat*


17/46

Model Udara pada SkalaUr#an dan +uas

•5ekitar 19B0 diketa)ui *a)7a 'olu+iudara *ukan )anya enoena lokal tidak(o(ok didekati dengan odel gau++ian3

•5O;

dan "o;

di ero'a )uan a+a

elua+

•Oon da'ak kegiatan ur*an danindu+tri

•idekati dengan odel !agrangian danModel Eulerian

•+a$ran$ian odeling 'ar+el udaraC'u>D3 engikuti linta+annya dan

dia+u+ikan teta' identita+nya +elaa


18/46


19/46

,ulerian Modelin$

•iulai dengan +tudi ?eynold+19BH3 untuk oon di area ur*anI 5)irand 5)ie) 19B3 untuk 5O2 di area

ur*an Egan 19B63 dan Jari()ael19B93 untuk +ulur +kala regional.

•?eynold+ 19BH3 !o+ Angele++iula+i otokiia C7ellkno7n %r*anAir+)ed Model%AMD.

•Peodelan Eulerian grid +e(ara lua+dia'lika+ikan di %5 eli'uti area

ur*an dengan oku+ utaa 'ada OH.


20/46

Prinsip ,ulerian Model

• Sifat/perubahan spesies dideskripsikan relatif terhadapsistem koordinat yang tetap (fixed)

• Ada dua model Eulerian yang dikembangkan:

• Single Box Model• okus: !imia Atmosfer

• !elemahan: tidak ada aspek fisik" seperti transporthorisontal dan #ertikal" dan sema$amnya%

• Multi&dimensional grid&based air 'uality model

• Berpotensi sebagai model udara yang paling baik

• Meliputi asumsi&asumsi yang tidak terlalu ketat


21/46

-o. Model

• 5ingle


22/46

201@


23/46

$au++ian

201@

~Week 8~

MK. PEMOE!A" !#"$K%"$A"


24/46

Gaussian Modeling

• Persamaan Gauss merupakan persamaan yangsangat penting dalam pemodelan pencemaranudara dan merupakan dasar dari hampir semuaprogram komputer yang dikeluarkan oleh US.EPA. Untuk model dispersi atmosferik.

• Persamaan Gauss memodelkan dispersi untukpolutan yang nonreaktif untuk suatu sumber

dengan ketinggian tertentu pada kondisi steadystate pada suatu titik (xy!" pada arahdo#n#ind dari sumber


25/46

P+UM,


26/46

Macam"Macam Dispersi Stack


27/46

Ma(a Ma(a Plue


28/46

Mi;ed layer

TRAPP,D -/ MI0,D +A/,R


29/46


30/46

1aussian Model


31/46

&onsep Dispersi 1auss

•i+'er+i 'olutan +angat tergantung 'adakondi+i eteorologi lokal +e'erti• Ara) dan ke(e'atan angin

• 5ta*ilita+ ato+er

•Ke(e'atan angin *e+ar 4 -erti(al i;ing yang*aik 'olutan akan terdi+'er+i dengan (e'at kon+entra+inya enadi renda).

•Ke(e'atan angin renda) 4 in-er+i kon+entra+i 'olutan *i+a terakuula+i daneningkat.


32/46

&onsep Sta#ilitas Atmosfer

• 5ta*ilita+ ato+er enunukkan kea'uanato+er untuk eungkinkan teradinya verticalmixing.

• %dara *er+iat tidak +ta*il ketika teradi vertical

mixing yang *aik.• radia+i +inar ata)ari kuat +a'ai ke 'erukaan *ui

• 'erukaan tana) enga*+or*+i energi ata)ari

• 'erukaan tana) enadi 'ana+

• la'i+an udara didekat 'erukaan tana) ikut 'ana+

• 'ana+ udara eningkat

• teradi vertical mixing

• Kondi+i +ta*il +aat 'erukaan tana) le*i) dingindari'ada la'i+an udara diata+nya tidak teradi

vertical mixing.

5ta*ilita+ Pa+uill


33/46

Surfacewind speed

at 10 m(m/s)

Day Night

Incoming Solar radiation Cloud Cover

Strong Moderate SlightThinly

Overcast

Mostly

Cloudy

< 2 A A-B B - -

2-3 A-B B C E

3-! B B-C C " E

!-# C C-" " " "

5 t a * i l i t

a +

A t & o +

0 e r

Sta#ilit%class

De'nition

A-ery

un+ta*le< un+ta*le

J+lig)tly

un+ta*le

neutral

E +lig)tly+ta*le

F +ta*le

5ta*ilita+ Pa+uill


34/46


35/46

Pen2elasan masin$"masin$ komponen rumus 1aussianDispersion

C(x,y,z,H) osition of e$eptor and Sour$e

lume dispersion in the $enterline

lume dispersion in y dire$tion

lume dispersion in the * dire$tion

Effe$t of ground refle$tion in the *dire$tion

+−+

−−

−= 2

2

2

2

2

2

2%'e)*

2%'e)*

2e)*

2%&&&'

z z y z y

H z H z yuQ H z y xC

σ σ σ σ σ π

z yu

Q

σ σ π 2

−

2

2

2e)*

y

y

σ

−−

2

2

2

%'e)*

z

H z

σ

+−

2

2

2

%'e)*

z

H z

σ


36/46

Peritun$an Plume Risemen$$unakan Persamaan 3olland

S+ N +ta(k e;it -elo(ity ,detik3 N +ta(k diaeter 3u N 7ind +'eed ,detik3P N 're++ure *ar3 :+ N +ta(k ga+ te'erature K3

:a N ato+')eri( te'erature K3


37/46

enentukane/+ien di+'er+i


38/46

enentukane/+ien di+'er+i


39/46

Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue A3

'araeter unit (a+e 17ind +'eedro or to+out) 7e+t3 ,+ 2

+ta(k )eig)t @

R) 90602

ee(ti-e +ta(k)eig)t e3

1H@602

'araeter'olutan ga+3 n

"itrogenO;ide+

*e*anloading3 g,+ 198H

+ta*ilita+ato+er a

!ase 4 )5$6Nm7*


40/46

Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue


41/46

Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue J3

'araeter unit (a+e 1

7ind +'eedro or to+out) 7e+t3 ,+ @

+ta(k )eig)t @

R) H621

ee(ti-e +ta(k

)eig)t e3 8121


"itrogenO;ide+

*e*anloading3 g,+ 198H

+ta*ilita+

ato+er (


42/46

Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue 3


7ind +'eed roor to +out) 7e+t3 ,+ B

+ta(k )eig)t @

R) 2@886

ee(ti-e +ta(k)eig)t e3 B0886


"itrogenO;ide+

*e*an loading3 g,+ 198H

+ta*ilita+ato+er d


43/46

Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue E3


7ind +'eedro or to+out) 7e+t3 ,+ @

+ta(k )eig)t @

R) H621

ee(ti-e +ta(k)eig)t e3 8121


"itrogenO;ide+

*e*an loading3 g,+ 198H

+ta*ilita+ato+er e


44/46

Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue F3


7ind +'eedro or to+out) 7e+t3 ,+ H+ta(k )eig)t @

R) 6001

ee(ti-e +ta(k)eig)t e3 10@01


"itrogenO;ide+

*e*an

loading3 g,+ 198H+ta*ilita+ato+er


45/46


46/46

Documents

Week 7,8 - Air Quality Modelling