EVALUATION OF NATURAL AND TRAFFIC-PRODUCING TURBULENCES USING FULL SCALE DATA FROM FOUR STREET CANYONS

In urban areas, high air pollutant concentrations may be observed, mostly within street canyons, where buildings and other obstacles disturb the airflow and turbulence. Air motions inside the street canyons are influenced by aerodynamic and thermal effects and by the movements of the vehicles. Parameters related with natural and traffic produced turbulences are estimated for four street canyons considering all wind directions. Available data used include air pollution concentrations measured in Göttinger Strasse (Hannover, Germany), Schildhornstrasse (Berlin, Germany), Jagtvej (Copenhagen, Denmark) and Hornsgatan (Stockholm, Sweden), and background pollution, wind speed and direction measured on the roof of a nearby building and information of traffic flow. For each street canyon, the variation with traffic density of critical wind speed (that equals the contributions of turbulent motions related to wind and traffic to the effective velocity variance inside the street canyon) is also studied

Aplicación y verificación de un modelo de difusión-depósito de contaminantes en la atmosfera de la ciudad de La Plata (prov. Buenos Aires)

El deterioro del medio ambiento en algunas zonas del planeta adquiere grandes magnitudes. Respecto a la contaminación del aire, la estimación cuantitativa de la concentración de contaminantes mediante modelos de difusión constituyo el único método destinado al predecir niveles de contaminación; determinar los efectos de futuras fuentes de emisión sobre la calidad del aire; y evaluar los resultados que se obtendrían disminuyendo las emisiones de contaminantes. Se aplica un modelo de difusión-depósito de contaminantes atmosféricos en el área de la ciudad de La Plata que considera una distribución espacial de contaminantes del tipo gaussiano. Se obtiene una climatología de la contaminación por partículas y se comparan los valores estimados por el modelo con los observados.The deterioration of the environment in some regions of the planet acquires groat magnitudes. In relation to air pollution, the quantitative estimation of the concentration of pollutants by means of diffusion models constitutes the only method used to: forecast levels of pollution, determine the effects of future sources on the air quality; and to evaluate the results that will be obtained diminishing the emission of pollutants. We apply a diffusion-deposit model of atmospheric pollutants in the area of La Plata city. The vertical distribution of the pollutants is assumed to be Gaussian. In this way it is obtained a climatology of the pollution by particles, and we compare these values estimated by the model to those previously observed.Asociación Argentina de Geofísicos y Geodesta

Algunos procedimientos para la formulación de la hipótesis de Monin-Obukhov en la capa de superficie de la atmosfera

La hipótesis de la semejanza euleriana o de Monin-Obukhov aplicada a un flujo estacionario, sobre terreno liso y homogéneo (geométrica y térmicamente) constituye la base fundamental de los recientes estudios de la estructura de la turbulencia de la capa de superficie de la atmósfera. En este trabajo se describen tres diferentes metodologías conducen tes a formular esa hipótesis, que incluyen las suposiciones y sus limitaciones. Estos procedimientos son los siguientes: a) de la semejanza del número de Reynolds, b) del balance energético, c) del análisis estadístico. La descripción de los procedimientos contribuye a mostrar sus restricciones y la interpretación física del proceso físico, no encontrándose fundamentos para considerar preferible alguno de ellos.The eulerian similarity or Monin-Obukhov’s hypothesis applied to n stationary flow over smooth and uniform surface (geometrically an thermically) constitutes the fundamental basics of the recent studies about the structure of the turbulence of the atmospheric surface layer. Three different methods including assumptions and restrictions lea ding to the formulation of that hypothesis are described here. The procedures are the following: a) the Reynolds number similarity, b) the energetic balance, c) statistic analysis. The description of these procedures helps to show the restrictions and the physical interpretation of the process, finding no reason to consider any of them as especially preferable.Asociación Argentina de Geofísicos y Geodesta

La velocidad del viento y la dispersión de contaminantes en la atmósfera

La atmósfera es la capa gaseosa que rodea a la Tierra, y constituye la principal defensa que tienen las diferentes formas de vida, de la incidencia de las radiaciones que provienen del espacio exterior, especialmente del sol. A través de su evolución, la atmósfera fue cambiando su constitución. Actualmente, los mayores constituyentes de la misma son el nitrógeno y el oxígeno. La calidad del aire en una zona, y en consecuencia, los efectos producidos por la contaminación atmosférica, depende directamente de la emisión de los contaminantes y de los procesos que intervienen en el transporte y la dispersión de los mismos en la atmósfera. En estos procesos actúan el viento y la turbulencia del aire. Generalmente, se asocia una disminución de la concentración de contaminantes en aire con el aumento de la velocidad del viento. Sin embargo, esta “relación” no se verifica para todas las alturas de emisión y en todas las condiciones atmosféricas. En este trabajo se analiza la influencia de la velocidad del viento sobre las concentraciones horarias de contaminantes en aire a nivel del suelo, originadas por una emisión continua proveniente de: a) una fuente ubicada a nivel del suelo y b) una fuente elevada. Este análisis se basa en resultados obtenidos aplicando el modelo de dispersión atmosférica AERMOD de la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. y comprende condiciones atmosféricas estables, inestables y neutras. Para disminuir la influencia de la capa de mezcla sobre los resultados, se consideran alturas de la misma suficientemente elevadas. En el caso de la emisión desde el nivel del suelo, se analizan los valores de la concentración horaria de contaminantes en aire estimada a una distancia de 1000m en la dirección del viento. En condiciones estables e inestables (excepto de marcada inestabilidad), se encuentra que la concentración normalizada por la intensidad de la emisión (C/Q) a 1000m disminuye con la velocidad del viento. En condiciones marcadamente inestables (convectivas) la variación de C/Q en función de la velocidad del viento no presenta una tendencia definida. En el caso de la fuente elevada (chimenea) se analizan los valores de la concentración horaria máxima normalizada (Cmáx/Q) a nivel del suelo. Se obtuvo que en condiciones estables, inestables y neutras, Cmáx/Q es directamente proporcional a la velocidad del viento. Este resultado puede ser producto del balance entre la dilución atmosférica de los contaminantes generada por la velocidad del viento y la influencia del viento sobre la elevación de la pluma de contaminantes.Laboratorio de Capa Límite y Fluidodinámica AmbientalGrupo Fluidodinámica Computaciona

Dispersión de contaminantes emitidos desde superficie en una capa límite atmosférica estratificada neutralmente

El proceso de la contaminación atmosférica puede ser resumido en tres etapas principales: emisión-transporte y difusión de contaminantes-contacto con receptores. Un modelo de difusión atmosférica permite relacionar la concentración de los contaminantes en el aire con su intensidad de emisión. En este trabajo se presenta un modelo de advección-difusión de contaminantes emitidos desde superficie en una capa limite neutralmente estratificada, resuelto mediante métodos numéricos. El perfil vertical del viento en la capa es obtenido a partir de la aplicación de la hipótesis del transporte-gradiente y de una forma funcional de la difusividad turbulenta hallada experimentalmente. El modelo incluye esas expresiones, y sus resultados son comparados satisfactoriamente con datos observacionales y con los obtenidos mediante otros procedimientos. Asimismo, se obtienen valores de parámetros utilizados en modelos operativos de difusión atmosférica.Air pollution process may be summarized into emission-atmospheric transport and diffusion-receptors. An atmospheric diffusion model relates air pollution three main steps: concentration with emission rates. In this paper an advection-diffusion model for ground level emissions and in neutral stratified atmospheric boundary layer conditions is solved by numerical techniques. The wind profile in the atmospheric boundary layer is obtained from the gradient-transfer hyphotesis combining with a diffusion coefficient empirical profile. These profiles are included in the model. The results are in reasonable agreement with observational data and with other models. Furthermore, several parameters used in operational atmospheric diffusion models are obtained.Asociación Argentina de Geofísicos y Geodesta

Vertical diffusion of pollutants in the atmospheric boundary layer

An atmospheric diffusion model is used to study the main features of vertical distribution of pollutants released from a continuous point source at different heights in a thermally stratified atmospheric boundary layer. The model is based on the two-dimensional advection-diffusion-deposition equation, with vertical profiles of wind and eddy diffusivity for the atmospheric boundary layer. The formulation permits studying the influence of surface roughness, atmospheric stability, mixing depth and source height on concentration distributions. Numerical simulations of atmospheric diffusion experiments are done. From the two-dimensional concentration fields, different para-meters are calculated in terms of the second, third and fourth order statistical moments which characterize vertical distributions of material. The computed values are satisfactorily compared with those evaluated from observational data. The vertical dispersion coefficient (second order moment root mean square) is also compared with those proposed by other authors.Se utiliza un modelo de difusión atmosférica para analizar las características principales de la distribución vertical de contaminantes emitidos en forma continua, desde diferentes alturas, en una capa límite atmosférica térmicamente estratificada. El modelo se basa en la ecuación bidimensional de advección-difusión-depósito, con perfiles verticales del viento y la difusividad turbulenta válidos para la capa límite atmosférica. La formulación permite analizar la influencia de la rugosidad del terreno, la estabilidad atmosférica y las alturas de la capa de mezcla y de la emisión de contaminantes sobre las distribuciones de la concentración. Se realiza la simulación numérica de experimentos de difusión atmosférica y a partir de los campos bidimensionales de concentración obtenidos, se calculan diferentes parámetros en función de momentos estadísticos de segundo, tercero y cuarto orden, para caracterizar las distribuciones verticales del material. Los valores hallados se comparan satisfactoriamente con los resultantes de los datos observacionales. El coeficiente de dispersión vertical (raíz cuadrada del momento de segundo orden), se compara además con los propuestos por otros autores.Material digitalizado en SEDICI gracias a la colaboración de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas (UNLP).Asociación Argentina de Geofísicos y Geodesta

La velocidad del viento y la dispersión de contaminantes en la atmósfera

La atmósfera es la capa gaseosa que rodea a la Tierra, y constituye la principal defensa que tienen las diferentes formas de vida, de la incidencia de las radiaciones que provienen del espacio exterior, especialmente del sol. A través de su evolución, la atmósfera fue cambiando su constitución. Actualmente, los mayores constituyentes de la misma son el nitrógeno y el oxígeno. La calidad del aire en una zona, y en consecuencia, los efectos producidos por la contaminación atmosférica, depende directamente de la emisión de los contaminantes y de los procesos que intervienen en el transporte y la dispersión de los mismos en la atmósfera. En estos procesos actúan el viento y la turbulencia del aire. Generalmente, se asocia una disminución de la concentración de contaminantes en aire con el aumento de la velocidad del viento. Sin embargo, esta “relación” no se verifica para todas las alturas de emisión y en todas las condiciones atmosféricas. En este trabajo se analiza la influencia de la velocidad del viento sobre las concentraciones horarias de contaminantes en aire a nivel del suelo, originadas por una emisión continua proveniente de: a) una fuente ubicada a nivel del suelo y b) una fuente elevada. Este análisis se basa en resultados obtenidos aplicando el modelo de dispersión atmosférica AERMOD de la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. y comprende condiciones atmosféricas estables, inestables y neutras. Para disminuir la influencia de la capa de mezcla sobre los resultados, se consideran alturas de la misma suficientemente elevadas. En el caso de la emisión desde el nivel del suelo, se analizan los valores de la concentración horaria de contaminantes en aire estimada a una distancia de 1000m en la dirección del viento. En condiciones estables e inestables (excepto de marcada inestabilidad), se encuentra que la concentración normalizada por la intensidad de la emisión (C/Q) a 1000m disminuye con la velocidad del viento. En condiciones marcadamente inestables (convectivas) la variación de C/Q en función de la velocidad del viento no presenta una tendencia definida. En el caso de la fuente elevada (chimenea) se analizan los valores de la concentración horaria máxima normalizada (Cmáx/Q) a nivel del suelo. Se obtuvo que en condiciones estables, inestables y neutras, Cmáx/Q es directamente proporcional a la velocidad del viento. Este resultado puede ser producto del balance entre la dilución atmosférica de los contaminantes generada por la velocidad del viento y la influencia del viento sobre la elevación de la pluma de contaminantes.Laboratorio de Capa Límite y Fluidodinámica AmbientalGrupo Fluidodinámica Computaciona

Algunos métodos de predicción de la temperatura mínima

Las heladas constituyen un fenómeno atmosférico que puede afectar el normal desarrollo de ciertas especies vegetales. Algunos de los daños que ocasionan pueden ser disminuidos mediante técnicas de protección. Estas técnicas requieren, en algunos casos, de la predicción de la temperatura mínima del aire. En este trabajo se presentan algunas expresiones destinadas a predecir la variación temporal y vertical de la temperatura. Esas expresiones fueron obtenidas mediante la ecuación de balance de calor en la interfase suelo-aire, las ecuaciones de difusión de calor en el suelo y en el aire y apropiadas condiciones iniciales y de contorno. Se comparan entre si los resultados encontrados mediante esas expresiones, obteniéndose que la inclusión de un mayor número de flujos de calor y de condiciones más realistas en la distribución inicial de la temperatura permite encontrar ura disminución menos acentuada de la temperatura de superficie.Frost is one of the atmospheric phenomena that affects the growth of vegetation. The damage by frost could be prevented by protection techniques. Most techniques, sometimes request the prediction of the minimum temperature of air. This paper presents some expressions for the prediction of the temporal and vertical variation of the temperature. These expressions are developed from the equation of energy balance at the interface soil-air, the heat diffusion equation, and the initial and boundary conditions. From the comparison between these expressions, it was found that the variation of surface temperature is smaller than when the heat flux is incluided, it is a most realistic boundary condition.Asociación Argentina de Geofísicos y Geodesta