Atmosphärische Ausbreitungsmodellierung: Grundlagen und Praxis ; mit 23 Tabellen
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| Published: |
Berlin [u.a.]
Springer
1998
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|---|---|
| adam_text | Titel: Atmosphärische Ausbreitungsmodellierung
Autor: Zenger, Axel
Jahr: 1998
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG...............................................................................................1
2 DEFINITIONEN UND EINHEITEN..........................................................5
2.1 Begriffsbestimmung............................................................................5
2.1.1 Emission..........................................................................................5
2.1.2 Immission.........................................................................................6
2.1.3 Deposition und Sedimentation.........................................................6
2.2 Volumen-und Massenkonzentration..............................................6
2.3 beurteilungsgrößen............................................................................7
2.3.1 Mittelwerte.......................................................................................8
2.3.2 Perzentilwerte..................................................................................8
2.3.3 Vor-, Zusatz- und Gesamtbelastung................................................9
2.4 Grenz-, Right- und Vorsorgewerte................................................10
3 TRANSPORT UND MISCHUNG.............................................................13
3.1 Physikalische Grundlagen..............................................................15
3.1.1 Advektion.......................................................................................15
3.1.2 Diffusion und Turbulenz................................................................16
3.2 Numerische Behandlung..................................................................27
3.2.1 Finite Differenzen-Approximationen.............................................27
3.2.2 Diskretisierungsfehler...................................................................29
3.2.3 Diskretisierungsgitter....................................................................30
3.2.4 FD-Approximation der Advektionsgleichung................................31
3.2.5 FD-Approximation der Diffusionsgleichung.................................34
3.2.6 FD-Approximation der Advektions-Diffusionsgleichung..............35
3.2.7 Stabilität der Finiten Differenzenverfahren...................................37
3.2.8 Numerische Diffusion....................................................................40
3.2.9 Möglichkeiten zur Minimierung der numerischen Diffusion.........42
3.3 Teilchensimulationsmodelle..........................................................45
4 METEOROLOGISCHE EINFLUßGRÖßEN..........................................49
4.1 Windrichtung.....................................................................................49
4.1.1 Regionale Variabilität der Windrichtung......................................51
4.1.2 Möglichkeit zur Übertragung benachbarter Windrosen................53
4.1.3 Höhenabhängigkeit der Windrichtung..........................................53
??I Inhaltsverzeichnis
4.2 Windgeschwindigkeit........................................................................55
4.2.1 Höhenabhängigkeit der Windgeschwindigkeit..............................57
4.2.2 Standort eines Windgebers............................................................59
4.3 Turbulenz...........................................................................................60
4.3.1 Isotropie........................................................................................61
4.4 Stabilität der Atmosphäre..............................................................62
4.4.1 Statische Stabilität.........................................................................62
4.4.2 Dynamische Stabilität....................................................................67
4.4.3 Ausbreitungsklassen......................................................................69
4.4.4 Unterschiede verschiedener Einteilungsschemata........................71
4.4.5 Stabilität und Ausbreitung.............................................................72
4.5 Praxisorientierte Wind- und Ausbreitungsstatistik..................73
4.5.1 TA-Luft-Format.............................................................................74
4.5.2 DWD-(altes)-Format.....................................................................75
4.5.3 Austal-Format...............................................................................75
4.5.4 Visualisierung von Wind- und Ausbreitungsklassenstatistiken......76
4.5.5 Übertragung von Ausbreitungsklassenstatistiken..........................79
4.6 Höhe der Mischungsschicht.............................................................82
5 GAUß-FAHNENMODELLE.....................................................................83
5.1 Grundlagen........................................................................................84
5.1.1 Gauß-Puff-Modelle........................................................................84
5.1.2 Gauß-Fahnenmodelle....................................................................85
5.2 Annahmen des Gaub-FAhnenmodells.............................................88
5.2.1 Zeitliche Konstanz der Sigma-Parameter......................................88
5.2.2 Räumliche Variation der Sigma-Par ameter..................................88
5.2.3 Räumliche Konstanz des Windfeldes............................................89
5.2.4 Vernachlässigte Diffusion in Ausbreitungsrichtung......................89
5.2.5 Mittelungszeiten.............................................................................90
5.3 SlGMA-WERTE.......................................................................................90
5.3.1 Parametrisierung...........................................................................91
5.3.2 Abhängigkeit von der aerodynamischen Rauhigkeit.....................92
5.3.3 Repräsentativität der Sigma-Par ameter........................................93
5.4 Anwendungsvoraussetzungen........................................................94
5.5 TA-Luft konformes Gaub-Fahnenmodell......................................94
5.5.7 Sigma-Werte..................................................................................95
5.5.2 Mittlere Windgeschwindigkeit.......................................................96
5.5.3 Effektive Quellhöhe.......................................................................96
5.5.4 Analyse ausgewählter Ausbreitungsbedingungen.........................97
5.5.5 Berechnung von Jahresmittel- und Perzentilwerten......................98
5.6 GAUß-MODELL NACH TA-LUFT ( 1986)...............................................100
5.7 Berücksichtigung einer gering ausgeprägten Topographie... 105
5.8 gauß-modell nach vdi 3782/blatt 1..........................................106
5.9 Genauigkeit von Gaub-Fahnenmodellen.....................................107
Inhaltsverzeichnis LX
6 GEKOPPELTE WINDFELD-AUSBREITUNGSMODELLE..............111
6.1 Windfeldmodelle............................................................................112
6.1.1 Diagnostische Strömungsmodelle................................................112
6.1.2 Prognostische Strömungsmodelle................................................117
6.1.3 Vertikale Bewegungsgleichung...................................................119
6.2 TURBULENZSCHLIEßUNG......................................................................121
6.2.1 Schließung erster Ordnung..........................................................122
6.2.2 Schließung höherer Ordnung......................................................123
6.3 Bestimmung der Austauschkoeffizienten...................................123
6.4 eingangsgrößen der lagrange-modelle.....................................125
6.5 Genauigkeit von gekoppelten Wind- und
Ausbreitungsmodellen...................................................................125
6.5.1 Standardsituation in ebenem Gelände.........................................126
6.5.2 Topographisch moderat gegliedertes Gelände............................126
6.5.3 Bebautes Gelände........................................................................127
7 MISKAM - BEISPIEL EINES PROGNOSTISCHEN
AUSBREITUNGSMODELLS..................................................................129
7.1 Vorbemerkung.................................................................................129
7.2 Physikalische und numerische Grundlagen...............................130
7.2.1 Bewegungsgleichungen...............................................................130
7.2.2 Austauschkoeffizienten................................................................131
7.2.3 Ausbreitungsmodell.....................................................................131
7.2.4 Sedimentation und Deposition.....................................................131
13 KENNGRÖßEN.......................................................................................132
7.4 Bedienung von MISKAM.................................................................132
7.4.1 Aufbau der Eingabedateien für MISKAM....................................133
7.4.2 Durchführung der Rechnung und Ergebnisausgabe...................138
7.4.3 Steuer-, Eingabe- und Ergebnisdateien.......................................143
7.4.4 Größere Rechengebiete und geschachtelte Gitter.......................144
7.4.5 Berechnung statistischer Kenngrößen.........................................146
8 ANHANG...................................................................................................147
8.1 Installation der Demonstrationssoftware...............................147
8.2 Start der Demonstrationsprogramme........................................149
8.3 START VON MISKAM..........................................................................149
9 LITERATUR.............................................................................................151
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