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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Validierung von Ausbreitungsmodellen für den Nahbereich
Projekt VALIMOD
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Inhalt
11.04.23
Martin Piringer
Fachabteilung Umwelt
• Kurze Beschreibung des Projekts und seiner Ziele
• Präsentation ausgewählter Ergebnisse
• Schlussfolgerungen für die Modellarbeit an der ZAMG
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
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
11.04.23
Martin Piringer
Fachabteilung Umwelt
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
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.
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
MUST-Datensatz: Versuchsanordnung
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
MUST-Datensatz: MISKAM a (N-S Koordinatensystem)
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Martin Piringer
Fachabteilung Umwelt
>=2<2 >=1.5
<1.5 >=1.25
<1.25 >0.8
<=0.8 >0.67
<=0.67 >0.5
<=0.5
-150
-125
-100
-75
-50
-25
0
25
50
75
100
125
150
-150 -120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 150X
Y
WT-points Source model-points
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MUST-Datensatz: MISKAM b (gebäude-paralleles Koordinatensystem)
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
MUST-Datensatz: LASAT a (N-S Koordinatensystem)
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Fachabteilung Umwelt
L AS AT a
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5C * Wind tunnel
C* M
odel
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
MUST-Datensatz: LASAT b (gebäude-paralleles Koordinatensystem)
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Fachabteilung Umwelt
L AS AT b
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5C * Wind tunnel
C* M
odel
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MUST-Datensatz: LASAT c (mit MISKAM-Windfeld)
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Fachabteilung Umwelt
L AS AT c
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5C * Wind tunnel
C* M
odel
>=2<2 >=1.5
<1.5 >=1.25
<1.25 >0.8
<=0.8 >0.67
<=0.67 >0.5
<=0.5
-150
-125
-100
-75
-50
-25
0
25
50
75
100
125
150
-150 -120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 150X
Y
WT-points Source model-points
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MUST-Datensatz: ADMS a (mit Gebäude)
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>=2<2 >=1.5
<1.5 >=1.25
<1.25 >0.8
<=0.8 >0.67
<=0.67 >0.5
<=0.5
-150
-125
-100
-75
-50
-25
0
25
50
75
100
125
150
-150 -120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 150X
Y
WT-points Source model-points
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
MUST-Datensatz: ADMS b (ohne Gebäude)
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
MUST: Statistische Ergebnisse für die non-CFD - Modelle
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
MUST: Statistische Ergebnisse für die CFD - Modelle
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
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
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Datensatz Tierstall: Versuchsanordnung
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Experiment Tierstall, Quantilplots (I)
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Fachabteilung Umwelt
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Experiment Tierstall, Quantilplots (II)
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Experiment Tierstall, statistische Ergebnisse
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
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
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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Das Projektteam
Martin Piringer
Kathrin Baumann-Stanzer
Erwin Polreich
Erwin Petz
Marcus Hirtl
Gabriele Rau
dankt für die Aufmerksamkeit
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Martin Piringer
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