Validierung von Ausbreitungsmodellen für den Nahbereich

Präsentation zum Thema: "Validierung von Ausbreitungsmodellen für den Nahbereich"—  Präsentation transkript:

1 Validierung von Ausbreitungsmodellen für den Nahbereich
Projekt VALIMOD Validierung von Ausbreitungsmodellen für den Nahbereich

2 Inhalt Kurze Beschreibung des Projekts und seiner Ziele
Martin Piringer Inhalt Kurze Beschreibung des Projekts und seiner Ziele Präsentation ausgewählter Ergebnisse Schlussfolgerungen für die Modellarbeit an der ZAMG

3 Kurze Projektbeschreibung
Martin Piringer Kurze Projektbeschreibung Wissenschaftliches Ziel des Projektes ist die Validierung der in der Umweltabteilung vorhandenen Ausbreitungsmodelle anhand zweier Testdatensätze Geeignete Testdatensätze wurden im Rahmen der COST- Aktion 732 („Quality assurance and improvement of micro- scale meteorological models“) sowie im Rahmen des Arbeitskreises „Ausbreitungsrechnung“ des Bundesministeriums für wirtschaftliche Angelegenheiten zur Verfügung gestellt. Modelle: ONGAUSSplus, AODM, ADMS, LASAT, MISKAM Nutzen: Anwendungsbereich der Modelle; verbesserte Grundlage zur Erfüllung der gesetzlichen Aufgaben der ZAMG

4 Testdatensatz: „Mock Urban Setting Test (MUST) – Configuration“.
Martin Piringer MUST-Datensatz Die COST-Aktion 732 („Quality assurance and improvement of micro-scale meteorological models) beschäftigt sich mit der Qualitätssicherung von mikroskaligen Ausbreitungsmodellen. Testdatensatz: „Mock Urban Setting Test (MUST) – Configuration“. Dies war ein Strömungs- und Ausbreitungsexperiment des amerikanischen Militärs in der „Great Basin“ – Wüste im Jahr 2001, wobei die „Stadt“ durch ein reguläres Feld (200 x 200 m) von 12 x 10 handelsüblichen Containern repräsentiert wurde.

5 MUST-Datensatz: Versuchsanordnung
Martin Piringer MUST-Datensatz: Versuchsanordnung

6 MUST-Datensatz: MISKAM a (N-S Koordinatensystem)
Martin Piringer MUST-Datensatz: MISKAM a (N-S Koordinatensystem)

7 MUST-Datensatz: MISKAM b (gebäude-paralleles Koordinatensystem)
Martin Piringer MUST-Datensatz: MISKAM b (gebäude-paralleles Koordinatensystem)

8 MUST-Datensatz: LASAT a (N-S Koordinatensystem)
Martin Piringer MUST-Datensatz: LASAT a (N-S Koordinatensystem)

9 MUST-Datensatz: LASAT b (gebäude-paralleles Koordinatensystem)
Martin Piringer MUST-Datensatz: LASAT b (gebäude-paralleles Koordinatensystem)

10 MUST-Datensatz: LASAT c (mit MISKAM-Windfeld)
Martin Piringer MUST-Datensatz: LASAT c (mit MISKAM-Windfeld)

11 MUST-Datensatz: ADMS a (mit Gebäude)
Martin Piringer MUST-Datensatz: ADMS a (mit Gebäude)

12 MUST-Datensatz: ADMS b (ohne Gebäude)
Martin Piringer MUST-Datensatz: ADMS b (ohne Gebäude)

13 MUST: Statistische Ergebnisse für die non-CFD - Modelle
Martin Piringer MUST: Statistische Ergebnisse für die non-CFD - Modelle

14 MUST: Statistische Ergebnisse für die CFD - Modelle
Martin Piringer MUST: Statistische Ergebnisse für die CFD - Modelle

15 MUST-Datensatz: Ergebnisse (I)
Martin Piringer MUST-Datensatz: Ergebnisse (I) Die Modell-Läufe mit parallel zu den Längsseiten der Container orientiertem Koordinatensystem liefern deutlich bessere Ergebnisse als die Läufe im N-S Koordinatensystem. MISKAM kann deutlich bessere Ergebnisse liefern als die beiden anderen Modelle; MISKAM wurde auch speziell als Ausbreitungsmodell für Straßenschluchten entwickelt. Quantilplots sind für die Bewertung der non-CFD – Modelle relevant. In der Gutachtenpraxis ist von zentralem Interesse, dass das Modell die Spitzenkonzentrationen größenordnungsmäßig richtig erfasst.

16 MUST-Datensatz: Ergebnisse (II)
Martin Piringer MUST-Datensatz: Ergebnisse (II) Beobachtete Strömungsablenkung in das Containerfeld wird nur unter Einbeziehung des MISKAM – Windfeldes korrekt wiedergegeben ADMS-Lauf mit Gebäude-Option liefert massive Überschätzung der Konzentrationen (Kavitätszone); Varianten mit erhöhter Rauigkeit liefern bessere Ergebnisse

17 Zusätzlich Messung der Emissionen und der meteorologischen Bedingungen
Martin Piringer Tierstall-Datensatz Validierungsdatensatz „Tierstall“: Geruchsmessungen durch Probandenbegehungen bei gleichzeitigen SF6- Tracermessungen in der Umgebung eines Schweinemastbetriebs in ebenem Gelände Zusätzlich Messung der Emissionen und der meteorologischen Bedingungen Insgesamt wurden an drei Tagen 15 Einzelexperimente bei neutralen atmosphärischen Bedingungen durchgeführt. Modelle: Gauß, Geruchs-Ausbreitungsmodell AODM, ADMS, LASAT

18 Datensatz Tierstall: Versuchsanordnung
Martin Piringer Datensatz Tierstall: Versuchsanordnung

19 Experiment Tierstall, Quantilplots (I)
Martin Piringer Experiment Tierstall, Quantilplots (I)

20 Experiment Tierstall, Quantilplots (II)
Martin Piringer Experiment Tierstall, Quantilplots (II)

21 Experiment Tierstall, statistische Ergebnisse
Martin Piringer Experiment Tierstall, statistische Ergebnisse

22 Datensatz Tierstall, Ergebnisse
Martin Piringer Datensatz Tierstall, Ergebnisse Experiment einfacher, Ergebnisse besser Gute Übereinstimmung zwischen Messung und den Modellen (Unterschätzung für ADMS), aber die gemessenen Spitzenwerte werden vom Gaußmodell deutlich unterschätzt (unterschiedlicher Mittelungszeitraum Modell – Messung) Tendenz der Unterschätzung zieht sich durch alle bei neutralen atmosphärischen Bedingungen und mäßigem bis starkem Wind durchgeführten Experimente LASAT schneidet auch hier besser ab als die Gauß- Modelle

23 Martin Piringer Schlussfolgerungen Teilweise große Unterschiede bei den Ergebnissen für das selbe Modell mit unterschiedlichen Konfigurationen – Diskussionen mit den Herstellern notwendig Koordinatensystem (MISKAM, LASAT) Berücksichtigung von Gebäuden (ADMS) Tendenz zur Unterschätzung von Konzentrationen (ADMS) Anwendung der Modelle erfordert Detailkenntnisse zur Modellphysik und in der Modell-Handhabung ZAMG – interne „Richtlinien“ zur Anwendung der Modelle? Teilnahme an künftigen Validierungs-Experimenten, z. B. Ringversuch der TA-Luft

24 Martin Piringer Das Projektteam Martin Piringer Kathrin Baumann-Stanzer Erwin Polreich Erwin Petz Marcus Hirtl Gabriele Rau dankt für die Aufmerksamkeit