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

Inhalt Kurze Beschreibung des Projekts und seiner Ziele Martin Piringer 28.03.2017 Inhalt Kurze Beschreibung des Projekts und seiner Ziele Präsentation ausgewählter Ergebnisse Schlussfolgerungen für die Modellarbeit an der ZAMG

Kurze Projektbeschreibung Martin Piringer 28.03.2017 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

Testdatensatz: „Mock Urban Setting Test (MUST) – Configuration“. Martin Piringer 28.03.2017 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.

MUST-Datensatz: Versuchsanordnung Martin Piringer 28.03.2017 MUST-Datensatz: Versuchsanordnung

MUST-Datensatz: MISKAM a (N-S Koordinatensystem) Martin Piringer 28.03.2017 MUST-Datensatz: MISKAM a (N-S Koordinatensystem)

MUST-Datensatz: MISKAM b (gebäude-paralleles Koordinatensystem) Martin Piringer 28.03.2017 MUST-Datensatz: MISKAM b (gebäude-paralleles Koordinatensystem)

MUST-Datensatz: LASAT a (N-S Koordinatensystem) Martin Piringer 28.03.2017 MUST-Datensatz: LASAT a (N-S Koordinatensystem)

MUST-Datensatz: LASAT b (gebäude-paralleles Koordinatensystem) Martin Piringer 28.03.2017 MUST-Datensatz: LASAT b (gebäude-paralleles Koordinatensystem)

MUST-Datensatz: LASAT c (mit MISKAM-Windfeld) Martin Piringer 28.03.2017 MUST-Datensatz: LASAT c (mit MISKAM-Windfeld)

MUST-Datensatz: ADMS a (mit Gebäude) Martin Piringer 28.03.2017 MUST-Datensatz: ADMS a (mit Gebäude)

MUST-Datensatz: ADMS b (ohne Gebäude) Martin Piringer 28.03.2017 MUST-Datensatz: ADMS b (ohne Gebäude)

MUST: Statistische Ergebnisse für die non-CFD - Modelle Martin Piringer 28.03.2017 MUST: Statistische Ergebnisse für die non-CFD - Modelle

MUST: Statistische Ergebnisse für die CFD - Modelle Martin Piringer 28.03.2017 MUST: Statistische Ergebnisse für die CFD - Modelle

MUST-Datensatz: Ergebnisse (I) Martin Piringer 28.03.2017 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.

MUST-Datensatz: Ergebnisse (II) Martin Piringer 28.03.2017 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

Zusätzlich Messung der Emissionen und der meteorologischen Bedingungen Martin Piringer 28.03.2017 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

Datensatz Tierstall: Versuchsanordnung Martin Piringer 28.03.2017 Datensatz Tierstall: Versuchsanordnung

Experiment Tierstall, Quantilplots (I) Martin Piringer 28.03.2017 Experiment Tierstall, Quantilplots (I)

Experiment Tierstall, Quantilplots (II) Martin Piringer 28.03.2017 Experiment Tierstall, Quantilplots (II)

Experiment Tierstall, statistische Ergebnisse Martin Piringer 28.03.2017 Experiment Tierstall, statistische Ergebnisse

Datensatz Tierstall, Ergebnisse Martin Piringer 28.03.2017 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 28.03.2017 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 28.03.2017 Das Projektteam Martin Piringer Kathrin Baumann-Stanzer Erwin Polreich Erwin Petz Marcus Hirtl Gabriele Rau dankt für die Aufmerksamkeit