برآورد غلظت آلاينده‌هاي معيار جوي با استفاده از مدل WRFChem و داده‌هاي جهاني انتشار – مطالعه موردي تهران

سابقه و هدف: در اين پژوهش، استفاده از داده‌هاي جهاني انتشار ذرات معلق جوي در مدل‌سازي آلودگي هواي شهري مورد ارزيابي قرار گرفته است. داده‌هاي EDGARHTAP كه شامل مقادير گسيل جهاني مهمترين آلاينده‌هاي جوي مي‌باشد در سال 2014 به‌روز شده است، با استفاده از مدل عددي جفت‌شده WRFChem در شبيه‌سازي آلاينده‌هاي معيار SO2، NO2، O3، CO، PM10، و PM2.5 مورد استفاده قرار گرفت. استفاده از مدل‌هاي هواشناسي برخط با فرآيندهاي شيمي جو بيش از پيش در حال گسترش است. كاهش ناسازگاري و عدم هماهنگي بين فرآيندهاي هواشناسي و شيميايي جو به همراه واردسازي بازخوردهاي ذرات معلق جوي بر پديده‌هاي جوي از قابليت‌هاي مهم مدل‌هاي برخط هواشناسي شيمي جو مي‌باشد مواد و روش‌ها: در اين پژوهش با استفاده از شبيه‌سازي برخط مدل WRFChem از فرآيندهاي هواشناسي و شيمي جو و با استفاده از ماژول RADM2 براي مكانيسم‌هاي حالت گازي و اكسيداسيون نوري تركيبات آلاينده جو و ماژول هواويز MADE/SORGAM، غلظت آلاينده‌هاي معيار هواي تهران براي سه روز 29، 30، و 31 تير سال 1393 برآورد شد. در اين پژوهش از آخرين نسخه از داده‌هاي جهاني EDGARHTAP كه در سال 2014 به‌روز شده است به همراه داده‌هاي جهاني RETRO استفاده شد. داده‌هاي HTAP از شبكه نقاط با دقت 0.1×0.1 تشكيل شده است كه تركيباتي از جمله CH4، CO، SO2، NOx، NMVOC، NH3، PM10، PM2.5، BC، و OC را در بر مي‌گيرد. فهرست انتشار HTAP بر پايه اندازه‌گيري‌هاي سال‌هاي 2008 و 2010 و به صورت جهاني آماده شده است. فهرست انتشار EDGARHTAP، مقدار گسيل آلاينده‌هاي گازي را از منابعي مانند صنعت، انرژي، حمل و نقل، مناطق مسكوني و كشاورزي در اختيار قرار مي‌دهد. واحد اندازه‌گيري شار آلاينده‌ها به جو بر حسب كيلوگرم بر متر مكعب بر ثانيه مي‌باشد. فهرست انتشار RETRO نيز شامل مقدار گسيل آلاينده‌هاي بشرساخته و گازهاي ناشي از فرآيندهاي بيولوژيك و گياهي است. به منظور صحت‌سنجي غلظت برآوردشده براي آلاينده‌هاي معيار، از داده‌هاي اندازه‌گيري‌شده توسط شركت كنترل كيفيت هواي تهران استفاده شد.نتايج و بحث: نتايج ارزيابي خروجي مدل نشان داد كه براي چهار آلاينده‌ي SO2، O3، PM10، و PM2.5، غلظت برآوردشده از نظر بزرگي در مقايسه با داده‌هاي اندازه‌گيري‌شده داراي مقادير قابل قبولي است. اما مقادير برآوردشده براي غلظت دو آلاينده CO و NO2 داراي كم‌برآورد شديدي نسبت به داده‌هاي اندازه‌گيري‌شده مي‌باشد. استفاده از رهيافت‌هاي شيميايي گوناگون و همچنين داده‌هاي جهاني انتشار نقش بارزي بر نتايج خروجي مدل دارد. يكي از روش‌ها به منظور حصول برآوردهاي بهتر از ميزان غلظت آلاينده‌ها، تغيير در مقادير داده‌هاي جهاني انتشار و تصحيح آن است. ثمربخش‌بودن اين روش را مي‌توان با اجراي مجدد مدل پس از تصحيح داده‌هاي گسيل ذرات و بررسي خروجي آن ارزيابي نمود. همچنين تغيير در رهيافت شيميايي نيز مي‌تواند منجر به برآورد دقيق‌تر براي برخي از پارامترها شود. در اين حالت مي‌توان شبيه‌سازي را با دو يا بيش از دو اجرا با انتخاب‌هاي متفاوت در رهيافت شيمي جو انجام داد به صورتي كه هر يك از اجراها مخصوص شبيه‌سازي غلظت يك يا چند آلاينده خاص باشد.نتيجه‌گيري: برآورد خروجي غلظت آلاينده‌هاي معيار با استفاده از داده‌هاي جهاني انتشار و به كمك مدل عددي WRF/Chem براي آلاينده‌هاي SO2، O3، PM10، و PM2.5 از نتايج قابل قبولي در قياس با مشاهدات برخوردار بود. با توجه به نتايج به‌دست آمده، استفاده از ساير رهيافت‌هاي شيميايي مدل WRFChem و همچنين تغيير هدفمند و تصحيح داده‌هاي جهاني انتشار آلاينده‌ها، از جمله روش‌هايي است كه مي‌توان به منظور دستيابي به برآورد دقيق‌تر و تصحيح كم‌برآورد شديد دو آلاينده CO و NO2، استفاده نمود.