A global analysis of the atmospheric pollutant modeling

Abstract

In this article is carried out a comparison between Lagrangian and Eulerian modelling of the turbulent transport of pollutants within the Planetary Boundary Layer (PBL). The Lagrangian model is based on a three-dimensional form of the Langevin equation for the random velocity. The Eulerian analytical model is based on a discretization of the PBL in N sub-layers; in each of the sub-layers the advection-diffusion equation is solved by the Laplace transform technique. In the Eulerian numerical model the advective terms are solved using the cubic spline method while a Crank-Nicholson scheme is used for the diffusive terms. The models use a turbulence parameterization that considers a spectrum model, which is given by a linear superposition of the buoyancy and mechanical effects. Observed ground-level concentrations measured in a dispersion field experiment are used to evaluate the simulations.Neste trabalho é realizada uma comparação preliminar entre as modelagens Lagrangeana e Euleriana para descrever o transporte turbulento de poluentes dentro da Camada Limite Planetária (CLP). O modelo Lagrangeano é baseado na forma tridimensional da equação de Langevin para a velocidade aleatória. O modelo Euleriano analítico é baseado na discretização da CLP em N subcamadas, onde em cada uma das subcamadas a solução é obtida pela técnica de transformada de Laplace. O modelo Euleriano numérico é composto por um conjunto de equações unidimensionais dependentes do tempo, onde os termos advectivos são resolvidos usando um método baseado em uma interpolação cúbica enquanto um esquema de Crank-Nicholson implícito é utilizado para os termos difusivos. Os modelos utilizam uma parametrização da turbulência que considera um modelo do espectro de turbulência, o qual é considerado como uma superposição dos efeitos térmico e mecânico do campo turbulento. Concentrações observadas ao nível da superfície em um experimento de dispersão são utilizadas para avaliar as simulações.