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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik Validierung von Ausbreitungsmodellen für den Nahbereich Projekt VALIMOD.

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Präsentation zum Thema: "Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik Validierung von Ausbreitungsmodellen für den Nahbereich Projekt VALIMOD."—  Präsentation transkript:

1 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik Validierung von Ausbreitungsmodellen für den Nahbereich Projekt VALIMOD

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

3 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik 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 Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

4 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik 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 Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

5 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik MUST-Datensatz: Versuchsanordnung Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

6 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik MUST-Datensatz: MISKAM a (N-S Koordinatensystem) Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

7 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik MUST-Datensatz: MISKAM b (gebäude-paralleles Koordinatensystem) Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

8 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik MUST-Datensatz: LASAT a (N-S Koordinatensystem) Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

9 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik MUST-Datensatz: LASAT b (gebäude-paralleles Koordinatensystem) Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

10 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik MUST-Datensatz: LASAT c (mit MISKAM-Windfeld) Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

11 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik MUST-Datensatz: ADMS a (mit Gebäude) Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

12 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik MUST-Datensatz: ADMS b (ohne Gebäude) Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

13 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik MUST: Statistische Ergebnisse für die non-CFD - Modelle Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

14 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik MUST: Statistische Ergebnisse für die CFD - Modelle Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

15 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik 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 Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

16 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik 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 Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

17 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik 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 Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

18 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik Datensatz Tierstall: Versuchsanordnung Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

19 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik Experiment Tierstall, Quantilplots (I) Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

20 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik Experiment Tierstall, Quantilplots (II) Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

21 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik Experiment Tierstall, statistische Ergebnisse Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

22 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik 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 Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

23 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik 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 Martin Piringer Fachabteilung Umwelt

24 Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik Das Projektteam Martin Piringer Kathrin Baumann-Stanzer Erwin Polreich Erwin Petz Marcus Hirtl Gabriele Rau dankt für die Aufmerksamkeit Martin Piringer Fachabteilung Umwelt


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