背景
臭氧、PM2.5 和區域霧霾達標模擬指南(2007)
- Guidance on the Use of Models and Other Analyses for Demonstrating Attainment of Air Quality Goals for Ozone, PM2.5, and Regional Haze, by EPA -454/B-07-002 April 2007
15.3 What Horizontal Grid Cell Size Is Necessary?
For example, use of plume-in-grid algorithms for large point sources of NOx should be considered as an alternative with coarser than desired grid cells. And dispersion modeling of primary PM can be used to offset the need of fine spatial resolution in a grid model. 例如，對於大型氮氧化物點源使用網格煙流演算法應被視為比所需網格單元更粗糙的替代方案。 一次顆粒物的擴散建模可用於抵消網格模型中精細空間解析度的需求。
15.3.1 Horizontal Resolution Recommendations for Ozone
All ozone monitor locations within a nonattainment area should ordinarily be placed within the fine scale portion of a nested regional grid if nested models are used. States/Tribes choosing an urban grid or fine portion of a nested grid with cells 12 km or larger should consider applying plume-in-grid algorithms to major point sources of NOx. The use of plume-in-grid should be discussed with the appropriate EPA Regional Office. 如果使用嵌套模型，則未達標區域內的所有臭氧監測器位置通常應放置在嵌套區域網格的精細比例部分內。 選擇城市網格或單元格長度為 12 公里或更大的嵌套網格的精細部分的州/部落應考慮將網格煙流演算法應用於 NOx 的主要點源。 應與相應的 EPA 區域辦事處討論網格中煙流的使用。
15.3.3 Horizontal Resolution Recommendations for Regional Haze
The glidepath analysis for regional haze focuses on Class I areas. Most of these are in remote or rural locations. Regional haze is not likely to be dominated by local sources. Further, light extinction is more likely to be dominated by secondary particulate matter, due to the efficiency of light scattering by secondary particles. All these attributes indicate that it will be necessary to model a regional scale domain for regional haze related applications. Because of the remoteness of Class I areas, grid cell sizes up to 36 km on a side should suffice for regional haze-related modeling. States may wish to perform diagnostic tests using plume-in- grid analyses, as well as finer horizontal resolution to determine if results may differ using more finely resolved emissions and meteorology. Guidance on vertical resolution presented in Section 15..4 is also applicable for regional haze-related applications. 區域霾滑行路徑分析重點在於I類區域。 其中大多數位於偏遠或農村地區。 區域性霧霾不太可能由當地來源主導。 此外，由於二次顆粒的光散射效率，消光更有可能由二次顆粒物質主導。 所有這些屬性表明，有必要為區域霧霾相關應用建立區域尺度域模型。 由於 I 類區域地處偏遠，邊緣長達 36 km 的網格單元足以滿足區域霧霾相關的建模。 各國可能希望使用網格煙流分析以及更精細的水平分辨率來進行診斷測試，以確定使用更精細解析的排放和氣象學結果是否可能有所不同。 在第 15..4 節中提出的垂直解析度指南也適用於區域霧霾相關應用。
17.5 Are there Other Emissions Modeling Issues?
Elevated Point Sources Point sources need to be assigned to an appropriate model layer40 (the vertical modeling dimension). Depending on the air quality model that is being used, different emissions modeling steps can be taken. Models such as UAM-V and CAMX, expect input emissions files separately for layer-1 emissions and elevated point-source emissions. Additionally, elevated point sources may be flagged for treatment with a plume-in-grid (PinG) approach. For these models, emissions modelers must supply a criteria for specifying which point sources will be treated as elevated and as PinG sources. In this case, the air quality model calculates the plume rise of the point source emissions when the model is run. 高架點源 點源需要分配到適當的模型層40（垂直建模維度）。 根據所使用的空氣品質模型，可以採取不同的排放建模步驟。 UAM-V 和 CAMX 等模型期望分別針對第 1 層排放和升高的點源排放輸入排放文件。 此外，高架點光源可能會被標記為採用網格煙流 (PinG) 方法進行處理。 對於這些模型，排放建模者必須提供一個標準來指定哪些點源將被視為高架源和 PinG 源。 在這種情況下，空氣品質模型會計算模型運行時點源排放的煙流上升。
Further Development and Evaluation of Models-3/CMAQ-APT(2001)
| Product ID | Date Published | Pages | Document Type |
|---|---|---|---|
| 1005161 | Nov 09, 2001 | 142 | Technical Report |
摘要
Models-3/CMAQ-APT 是一種最先進的網格煙流模型，已應用於美國東北部 30 個發電廠的煙流。 本報告描述了該專案的結果以及模型的最新改進。
背景
- 實驗和理論研究表明，富含氮氧化物 (NOx) 的煙流中臭氧和酸的形成速率與周圍背景大氣中的臭氧和酸形成速率顯著不同。 煙流和背景化學之間存在這種差異的原因是，煙流中的高 NO 濃度會導致氧化劑水平耗盡，直到發生足夠的煙流稀釋。
- 空氣品質的三維 (3-D) 建模通常基於大氣的網格表示，其中假設化學濃度等大氣變數在每個網格單元內是均勻的。 然而，對於空間維度遠小於網格系統的來源，這種基於網格的方法可能會導致顯著的錯誤。
- EPRI 贊助開發了一種新的最先進的網格煙流 (PiG) 空氣品質模型，該模型可以解決這些問題並更真實地代表大氣中反應煙流的行為。
- 此 PiG 模型由嵌入到基於三維網格的模型 Models-3 社區多尺度空氣品質建模系統 (Models-3/CMAQ) 中的反應煙流模型 SCICHEM 組成。 它被稱為具有高級煙流處理 (APT) 的 Models-3/CMAQ 或 Models-3/CMAQ-APT。
目標
描述 Models-3/CMAQ-APT 的一些最新改進及其在新領域的應用，以明確處理 30 個發電廠煙流。
方法
- 計畫組於 1995 年 7 月將 Models-3/CMAQ-APT 應用於美國 NARSTO-Northeast 地區，具有 12 公里和 4 公里水平分辨率的兩個嵌套域，為期五天。30 個最大的 NOx 點使用PiG 處理明確模擬12 公里解析度域中的來源。
- 其中 6 個來源位於 4 公里分辨率範圍內。 該團隊還對 12 公里分辨率域進行了「背景」模擬，其中忽略了 30 個點源的排放。
- 對於此模擬，團隊應用了 Models-3/CMAQ 的原始煙狀網格 (PinG) 公式 (Models-3/CMAQ-PinG)。 背景模擬與基礎模擬和 APT 模擬結果之間的差異提供了在有或沒有 PiG 處理的情況下這些點源對 O3 和 HNO3 濃度的貢獻的測量。
結果
- 本報告概述了 Models-3/CMAQ-APT，並描述了自上次審查以來所做的改進。
- 該文件還介紹了 NARSTO-Northeast 域的基礎和 Models-3/CMAQ-APT 網格中煙流模擬的結果。 它還討論了同一域的 Models-3/CMAQ-PinG 模擬結果。 提供了結論。
EPRI觀點
- 專案結果表明，最好使用 Models-3/CMAQ-APT 處理主要 NOx 點源，因為如果不使用 PiG 處理，這些源順風處的 O3 和 HNO3 產量通常會被高估。
- Models-3/CMAQ-APT 和 Models-3/CMAQ-PinG 模擬之間的差異可能是由於 Models-3/CMAQ-PinG 中的煙流到網格傳輸早於 Models-3/CMAQ-APT。
- 這些結果表明煙流到網格傳輸的時間非常有影響，應仔細選擇以確保準確的模擬。