Моделирование атмосферного рассеяния — это математическое моделирование того, как загрязнители воздуха рассеиваются в окружающей атмосфере . Это выполняется с помощью компьютерных программ, которые включают алгоритмы для решения математических уравнений, управляющих рассеиванием загрязняющих веществ. Модели дисперсии используются для оценки концентрации загрязнителей воздуха или токсинов в окружающей среде с подветренной стороны, выделяемых из таких источников, как промышленные предприятия, транспортное движение или случайные выбросы химических веществ. Их также можно использовать для прогнозирования будущих концентраций при конкретных сценариях (т.е. при изменении источников выбросов). Таким образом, они являются доминирующим типом модели, используемой при разработке политики в области качества воздуха. Они наиболее полезны для загрязнителей, которые рассеиваются на большие расстояния и могут вступать в реакцию в атмосфере. Для загрязнителей, которые имеют очень высокую пространственно-временную изменчивость (т.е. имеют очень большое расстояние до источника распада, такого как черный углерод ), а также для эпидемиологических исследований также используются статистические регрессионные модели землепользования.
Модели рассеивания важны для правительственных учреждений, которым поручено защищать и контролировать качество окружающего воздуха . Модели обычно используются для определения того, соответствуют ли существующие или предлагаемые новые промышленные объекты Национальным стандартам качества окружающего воздуха (NAAQS) в США и других странах. Модели также помогают в разработке эффективных стратегий контроля, направленных на сокращение выбросов вредных загрязнителей воздуха. В конце 1960-х годов Управление по контролю за загрязнением воздуха Агентства по охране окружающей среды США инициировало исследовательские проекты, которые привели к разработке моделей для использования градостроителями и транспортными планировщиками. [1] Основное и важное применение модели дисперсии дорог, ставшей результатом таких исследований, было применено к скоростной автомагистрали Спадина в Канаде в 1971 году.
Модели рассеяния в воздухе также используются службами общественной безопасности и персоналом по управлению чрезвычайными ситуациями для аварийного планирования аварийных выбросов химических веществ. Модели используются для определения последствий случайных выбросов опасных или токсичных материалов. Случайные выбросы могут привести к пожарам, разливам или взрывам, связанным с опасными материалами, такими как химические вещества или радионуклиды. Результаты моделирования рассеяния с использованием условий источника аварийного выброса в наихудшем случае и метеорологических условий могут дать оценку территорий, подвергшихся воздействию, концентраций в окружающей среде и использоваться для определения соответствующих защитных мер в случае возникновения выброса. Соответствующие защитные меры могут включать эвакуацию или укрытие людей с подветренной стороны. На промышленных объектах такая оценка последствий или планирование действий в чрезвычайных ситуациях требуется в соответствии с Законом США о чистом воздухе (CAA), закрепленным в Части 68 Раздела 40 Свода федеральных правил .
Модели дисперсии различаются в зависимости от математических методов, использованных для разработки модели, но все они требуют ввода данных, которые могут включать:
Многие современные программы моделирования рассеяния включают в себя модуль препроцессора для ввода метеорологических и других данных, а многие также включают модуль постпроцессора для построения графиков выходных данных и/или построения площадей, подвергшихся воздействию загрязнителей воздуха. карты. Участки затронутых территорий могут также включать изоплеты, показывающие области от минимальной до высокой концентрации, которые определяют области наибольшего риска для здоровья. Изоплетные графики полезны при определении защитных мер для населения и лиц, принимающих меры реагирования.
Модели атмосферной дисперсии также известны как модели атмосферной диффузии, модели дисперсии воздуха, модели качества воздуха и модели дисперсии загрязнения воздуха.