Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Känslighetsanalys, vidareutveckling och validering av SIMAIRs urbana spridningsmodell BUM
SMHI, Research Department, Air quality.
SMHI, Research Department, Air quality.ORCID iD: 0000-0001-6713-5741
SMHI, Research Department, Air quality.ORCID iD: 0000-0003-2738-5556
2010 (Swedish)Report (Other academic)
Abstract [sv]

Den urbana spridningsmodellen BUM, som används inom SIMAIR-systemet, är en enkel trajektoriemodell för beräkning av luftkvalitet i tätorter om 1 x 1 km, där haltbidrag beräknas utifrån emissionskällor i ett uppströms influensområde vars storlek är beroende av bland annat vindhastigheten.Det enkla och attraktiva konceptet möjliggör snabba modellberäkningar och modellen tillämpas i dagsläget för mer än 100 tätorter inom ramen för SIMAIR. Emellertid har jämförelser med uppmätta halter visat att BUM underskattar halterna av NO2 och NOX, i synnerhet för orter i norra Sverige. Förklaringen till detta torde huvudsakligen vara meteorologisk, dvs. det exemplifierar svårigheterna i att beskriva spridningen avluftföroreningar under starkt stabila atmosfäriska förhållanden.Denna problematik har tidigare lösts med en statistisk metod (regressionsanalys) för att anpassa beräkningarna mot mätdata för tätorter norr om Dalälven. Resultatet av denna metodik har dock varierat stort; för några tätorter har det fungerat tillfredställande, medanöverensstämmelsen mellan uppmätta och beräknade halter har varit sämre för andra.Syftet med denna studie är att genom en känslighetsanalys undersöka vilka parametrar i modellen som påverkar halterna mest och därefter förbättra parametriseringen av dessa under stabila atmosfäriska förhållanden. Vidare valideras resultatet genom jämförelser med mätdata från 13 tätorter i Sverige.Enligt känslighetsanalysen är det formuleringen av den vertikala spridningsparametern σz som i särklass påverkar halten av NO2 mest. En ny parametrisering, som tar hänsyn till stabiliteten, införs vid beräkningen av σz för tätorter utanför storstäderna, vilket generellt höjer halterna av NO2 med storleksordningen några μgm-3 på årsbasis och tiotalet μgm-3för 98-percentils dygnsmedelvärde. Vidare införs en korrektion av meteorologin (från Mesan) som används vid beräkningarna i BUM, så att meteorologin ska representera mer urbana (skrovligare) förhållanden.Förbättringarna av BUM leder till att överensstämmelsen med mätdata ökar. Korrelationen mellan beräknade och uppmätta halter av NO2 ökar överlag och tidsvariationen av halter fångas bättre i modellen (vilket leder till att variationskoefficienten CoV för beräknade respektive uppmätta halter stämmer bättre överens). Årsmedelhalter och i synnerhet 98-percentils dygns- och timmedelvärde reproduceras bättre i nya BUM; vid jämförelse med uppmätta halter är 37 % av datapunkterna inom ±50 % för BUM original medan motsvarande siffra för nya BUM är 95 %. Modellen lyckas dock fortfarande inte, för vissa tätorter i norra Sverige, fullt utreproducera de allra högsta dygns- och timvisa halterna.I jämförelse med BUM originals klimatkorrigerade halter (i norra Sverige) är generellt överensstämmelsen mellan beräkningar och mätdata bättre för nya BUM, i synnerhet vad gäller årsmedelvärde, korrelationskoefficient och variationskoefficient.

Abstract [en]

The urban background dispersion model, BUM, used in the SIMAIR-system, is a simple trajectory model for evaluation of Air Quality in urban areas on 1 x 1 km spatial resolution. The urban contribution to concentrations in a receptor point is calculated from the emission sources in an upstream influence area whose size is dependent on the wind speed. This simple and attractive concept enables fast model calculations and the model is applied for more than 100 Swedish towns within SIMAIR. However, comparison with measured concentrations has shown that BUM underestimates levels of NO2 and NOX, especially for towns in northern Sweden. The reason for this is probably meteorological, i.e. it exemplifies the difficulties in describing the dispersion of air pollutants during strong stable atmospheric conditions. This problem has previously been solved by a statistical method (regression analysis), to adjust the calculations against measurements for towns in northern Sweden. The result of this method has varied widely; for some urban areas the result has been good while the correlation between measured and calculated concentrations has been lower for others. The aim of this study is, through a sensitivity analysis, to examine the parameters of the model that most significantly affect the levels of NO2, and subsequently improve the parametrization of these during stable atmospheric conditions. Furthermore, the results are validated against measurements from 13 urban areas in Sweden. According to the sensitivity analysis, it is the parametrization of the vertical dispersion parameter σz that most affects the levels of NO2. A new parametrization, which takes into account the stability, is introduced for urban areas outside major cities. This generally raises the concentrations with several μgm-3 on annual basis and 10’s μgm-3 for 98-percentile daily mean concentration. Furthermore, a correction of the meteorology (from Mesan) is introduced used in the calculations of BUM, for the meteorology to represent more urban (rough) conditions. The improvements of BUM lead to a better consistency between the model and the measurements. Generally, the correlation between the calculated and the measured concentrations of NO2 increases, and the time variation of concentrations is better captured in the model. Annual averages, and especially 98-percentile daily- and hourly mean value, are better reproduced in the improved version of BUM; when compared to measured concentrations, 37 % of data points are within ± 50 % for the original BUM while the corresponding results for the new BUM is 95 %. However, the new BUM model still doesn’t succeed, for all towns in northern Sweden, to fully reproduce the highest daily and hourly peaks of concentrations. In comparison with the original BUM climate corrected concentrations (in northern Sweden), the correlation between calculated and measured concentrations is higher for the new BUM, especially in terms of annual average, correlation coefficient and coefficient of variation.

Place, publisher, year, edition, pages
SMHI , 2010. , 37 p.
Series
Meteorology, ISSN 0283-7730 ; 142
Keyword [en]
Air Quality, NO2, urban background model, parametrization of σz, z0-correction of meteorology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:smhi:diva-2226Local ID: Meteorologi, Luftkvalitet, Rapporter, Serie MeteorologiOAI: oai:DiVA.org:smhi-2226DiVA: diva2:947519
Available from: 2010-09-14 Created: 2016-07-08 Last updated: 2016-07-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(953 kB)3 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 953 kBChecksum SHA-512
a0814f26ec847b80d19dde0b5bfec8ff301e313e030004026bcccdccdad40c1daef55eabbbb91c9f15f739dcce8406b1de841c6861bf663477790e8eb86e87f4
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Andersson, StefanOmstedt, GunnarRobertson, Lennart
By organisation
Air quality

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 3 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 10 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
v. 2.26.0
|