Ilman epäpuhtauksien leviämisen mallinnus

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Ilman epäpuhtauksien leviämisen mallinnus"

Johanna Lehtilä
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Ilman epäpuhtauksien leviämisen mallinnus Jaakko Kukkonen Ilmatieteen laitos Yhteistyötahot: YTV, KTL, TKK, VTT MOBILE -yhteistyökumppaneita IL Jaakko Kukkonen Ari Karppinen Tuomas Laurila Mervi Haakana Jari Härkönen Mia Pohjola Leena Partanen Mari Kauhaniemi Harri Pietarila Juha Nikmo Heidi Hellen Hannele Hakola Virpi Tarvainen etc. KTL Matti Jantunen Kimmo Koistinen Otto Hänninen Marko Vallius Päivi Aarnio etc. YTV Tarja Koskentalo Anu Kousa Timo Elolähde VTT Juhani Laurikko Maija Lappi Kari Mäkelä TTY Jorma Mäntynen Hanna Kalenoja TKK Jarkko Niittymäki (nyk. LT Consult) Mette Granberg Ville Könönen

2 Back row: Otto Hänninen (KTL), Marko Vallius (KTL), Anu Kousa (YTV), Sari Alm (KTL) Juha Pekkanen (KTL), Jaakko Kukkonen (FMI), Ari Karppinen (FMI), Jouni Tuomisto (KTL) and Kimmo Koistinen (KTL) Front row: Päivi Aarnio (KTL), Tuulia Rotko (UH) and Leena Partanen (FMI) Yleiskatsaus tutkimuksen kehittymisestä MOBILE:ssa

3 Mallitusta päästöistä terveyteen MOBILE (IL, YTV, VTT) MOBILE2 CAROS ja NOVOC (IL, YTV, VTT), MOBILE2 DIANA ja RELEX (IL, KTL, YTV, VTT), EXPAND (IL, YTV, KTL), (*) Päästö Kaupunki-ilman saastuminen Mikroympäristönilman saastuminen, kadut, sisätilat Altistuminen Koko elimistön annos Kohde-elimen annos Vaikutus terveyteen HEAT (IL, YTV, KTL) (*) KOPRA (IL, KTL, SYKE, YTV ym.) (**) YMPÄRISTÖ IHMINEN (*) Rahoitus pääosin Suomen Akatemia, ohjelmat SYTTY ja TERVE (**) Rahoitus pääosin TEKES, FINE-ohjelma Traffic flows -> Emissions - > Concentrations of gases; Field measurement campaigns; evaluation of models against campaign and YTV data Traffic flows... -> Exposure User requirements for models, user-friendliness; First models for particulate matter (PM) Hydrocarbons, benzene Evolution of focus areas in the research programmes MOBILE, SYTTY, TERVE, FINE Traffic flows... -> Exposure -> Health effects; including PM Traffic flows -> Health effects; Also regional scale; including PM Evaluation of models for PM against data, combine with weather prediction models

4 Mallijärjestelmien kehitystä MOBILE:ssa Air quality modelling system - FMI Weather prediction models ECMWF HIRLAM North-Europe HIRLAM Atlantic HIRLAM LINUX Dispersion models - long-range, regional MATCH MATCH (SMHI) LRT, meso SILAM LRT, meso, radioactivity HILATAR LRT, meso BUOYANT meso, micro, fires Dispersion and effects models urban, local MATCH CAR-FMI, roadside UDM-FMI, urban MATCH OSPM (NERI), street canyon ESCAPE, chemical accidents EXPAND (FMI, YTV) population exposure Process models MONO32 (U Helsinki, Stadia) aerosol processes

The integrated modelling system Modelling system in an urban scale Geographical information Emission characteristics Measurements Meteorology, traffic, pollution Traffic simulation Macro- EMME/2

5 The integrated modelling system Modelling system in an urban scale Geographical information Emission characteristics Measurements Meteorology, traffic, pollution Traffic simulation Macro- EMME/2 (YTV) Micro- HUTSIM (TKK) Emission inventories VTT, LIISA Corinair Weather prediction, met. pre-processing HIRLAM, MPP- FMI Dispersion of pollutants stationary sources: UDM-FMI roadside: CAR-FMI street canyon: OSPM (NERI) forecasting air quality: API-FMI Activity Model Exposure model Statistical Analysis GIS MapInfo Visualisation The deterministic population exposure model EXPAND Location of population: at home workplaces other places Time - microenvironment - activity data Predicted traffic flow and ambient air concentrations Activity of population Numerical interpolation of concentrations and computation of exposure GIS MapInfo: Spatial distributions of the activity of population, concentrations and exposure on a map

6 Modelling aerosol dynamics in the atmosphere the MONO32 model FMI, University of Helsinki and Helsinki Polytechnic Particle surface area Ultrafine particles Nucleation-mode Aitken particles Fine particles Accumulation particles Particle size fractions Coarse particles Particle size distribution Nucleation Coagulation Deposition Condensation / Evaporation Dilution C (urban background) Mallien tarkkuuden ja luotettavuuden arviointia

delta NO x/q (s/m 2 ) MEASURED 2 1.8 u < 2m/s 1.6 u > 2m/s 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2 0-0.4 50 100 150 200 250 300 350-0.6 Leeward Windward Wind direction ( ) delta NO x/q (s/m 2 ) 1.

Valokuvassa on esitetty Runeberginkadulla Helsingissä 1997 suoritettujen katukuilumittausten mittauspisteiden sijainti.

7 delta NO x/q (s/m 2 ) MEASURED u < 2m/s 1.6 u > 2m/s Leeward Windward Wind direction ( ) delta NO x/q (s/m 2 ) MODELLED u < 2 m/s 1.6 u > 2 m/s Leeward Windward Wind direction ( ) MOBILE-hankkeissa suoritettiin kolme kenttäkoe-kampanjaa. Valokuvassa on esitetty Runeberginkadulla Helsingissä 1997 suoritettujen katukuilumittausten mittauspisteiden sijainti. Oikeanpuoleisessa kuvassa on esitetty mitattujen ja mallitettujen pitoisuuksien muuttuminen tuulensuunnan mukana. Esimerkki mitatun ja mallinnetun pitoisuuden vertailusta NO2 Pitoisuus (µg/m ) Ohjearvo Malli 20 Mittaus 0 a d h Töölö a d h Vallila a d h Leppävaara a d h Tikkurila a = vuosikeskiarvo, d, h = vuorokausi ja tuntiohjearvot

8 Sovellukset: numeerisia tuloksia The predicted concentration of NO 2 in the greater Helsinki area in the afternoon (3-6 p.m.), in March 1996 (µg/m 3 ).

9 The predicted population activity in the afternoon (3-6 p.m.), in March 1996 (number of persons). The predicted exposure of population to NO 2 in the afternoon (3-6 p.m.), in March 1996, (µg/m3 *persons).

1997 NO2 concentration (µg m-3) Guide value 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1.

ja Vantaan mittausosastot The NO 2 concentrations compared to the 24h guideline (70µg/m 3, higher

10 1997 NO2 concentration (µg m-3) Guide value Km 3 Helsingin kaupunki, Kaupunkimittausosasto 443 /2000, Aineistot: Espoon, Helsingin, Kauniaisten ja Vantaan mittausosastot The NO 2 concentrations compared to the 24h guideline (70µg/m 3, higher values in orange or red) in the Helsinki Metropolitan Area in Helsinki 2000 PM 10 vuosikeskiarvo Kaksi tumminta sävyä > 20 µg/m 3

11 An example of scenario computations: Predicted concentration of NO 2, Dark red area > 70 µg/m 3 (national guideline). Mitä MOBILE:n jälkeen: menetelmät jatkokehitykseen ja käyttöön!

12 Kokonaismalli pienhiukkasten päästöjen, leviämisen ja riskin arviointiin KOPRA ( ) vähennystekniikat ja -kustannukset päästöskenaariot ilmakehän prosessit ja kulkeutuminen primääri- ja sekundäärihiukkasten pitoisuudet energia- ja aktiviteettiskenaariot päästövähennysten arviointi väestön altistus ja riskit Osallistujat: Ilmatieteen laitos, Suomen ympäristökeskus, Kansanterveyslaitos, Pääkaupunkiseudun yhteistyövaltuuskunta, Helsingin Ammattikorkeakoulu, Nordic Envicon, LT Consult Health Effects caused by Urban Air Pollution for the Transport System Plan Scenarios in Helsinki area - HEAT ( ) Health Promotion Research Programme (TERVE) Emission inventories Atmospheric dispersion Exposure and dose Health effects

13 EU-funded project FUMAPEX - Forecasting urban meteorology, air quality and exposure Resolution of models, e.g.: Meteorological observations Global / Regional NWP models Limited area NWP Meso-meteorological models (e.g. non-hydrostatic) Local scale models 15 km ECMWF/HIRLAM Met pre-processors/ Interfaces ~ 1-5 km LM, HIRLAM, > 0.5 km MM5, RAMS, LM ~ 1-10 m CFD, box models Emission data Urban Air Pollution models Population Exposure models Tulevaisuuden katsaus: vielä tehtävää 1. Laajat mallijärjestelmät: päästöistä terveys- ja muihin vaikutuksiin, esim. katukuilu alueellinen skaala mantereen skaala 2. Sääennustusmallien ja ilmanlaatumallien yhteiskäyttö, myös kaupunkiskaalassa 3. Ilmanlaadun terveysvaikutukset, erityisesti hiukkasille, hiukkasten muuntuman arvioiminen yhdessä leviämisen kanssa; hiukkasmallien evaluointi 4. Mallien sovellukset: skenaario- ja vaikutusanalyysi

Samankaltaiset tiedostot

Ilmanlaadun arviointi: uusia tuloksia ja tässä hankkeessa tehtävä työ

Ilmanlaadun arviointi: uusia tuloksia ja tässä hankkeessa tehtävä työ Mikhail Sofiev, Jaakko Kukkonen, Leena Kangas, Ari Karppinen Ilmatieteen laitos 27.2.2017 Aiemmin arvioidut leviämismatriisit ja pitoisuudet