8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
1/46
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
2/46
Air Pollution Modelling
• Peodelan 'en(earan udara adala) 'engga*aran'ro+e+ 'en(earan udara *e+erta )u*ungan antarko'onen,-aria*el 'e*entuknya denganenggunakan re're+enta+i logika dan ateatika.
• Model 'en(earan udara enggunakan ateatikadan teknikteknik nuerik untuk en+iula+ikan'ro+e+ /+ik dan kiia yang e'engaru)i 'olu+iudara +aat ereka terdi+'er+i dan *ereak+i di ato+er.
• Model diran(ang ulai dari yang +eder)ana 'olutan
utaa +aa3 +a'ai yang ko'lek+ 4'olutan +ekunderyang ter*entuk +e*agai )a+il reak+i kiia yangko'lek+ dala ato+er3.
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
3/46
TUJUANPemodelan Pencemaran Udara
Me'redik+i kon+entra+i 'olutan di a*ien +ekitar+u*er
#denti/ka+i kontri*u+i +u*er 'ada 'ro*le kualita+udara
A++e+en 'ada i'a(t dan e*uat ren(ana'engendalian +trategi+ atau e*uat regula+i *aru
Me'erkirakan kon+entra+i 'olutan dari +u*er +etela)ditera'kan 'rogra,regula+i *aru.
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
4/46
MANFAATPemodelan Pencemaran Udara
5e*agai *agian dari +i+te anaeen kualita+ udara untukengendalikan 'en(earan udara
Mengidenti/ka+i +u*er a+ala) 'en(earan udara
Me*antu dala eran(ang +trategi yang eekti untukengurangi 'en(ear udara yang e*a)ayakan
Me*antu dala 'ro+e+ 'eriinan untuk e-eri/ka+i *a)7a+u*er *aru tidak akan ele*i)i +tandar kualita+ udaraa*ien
Me'redik+i kon+entra+i 'en(ear
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
5/46
Jenis Model PencemaranUdara•Pemodelan Dispersi Menge+tia+i kon+entra+i'olutan 'ada re+e'tor +'e+i/k yang *eradadi'erukaan tana) di+ekitar +u*er ei+i.
•Pemodelan Fotokimia Men+iula+ikan da'ak
dari +eua +u*er dengan e'erkirakankon+entra+i dan de'o+i+i 'olutan *aik inert au'unkiia reakti 'ada +kala +'a+ial yang *e+ar.
•Pemodelan Reseptor : Mengukur 'ada +u*er
dan re+e'tor untuk engidenti/ka+i ke)adiran'artikel 'en(ear dan untuk engukur kontri*u+i+u*er ter)ada' kon+entra+i 'en(ear yangterakuula+i di re+e'tor.
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
6/46
Konsep Pemodelan KualitasUdara
Input Data• Kon+entra+i
Background• Kondi+i
Meteorologi• 5u*er Ei+ilau alir dande+kri'+i tekni+3
• Pili)an Modelreceptor grid,'araeter'en(ear3
• Kondi+i to'ogra/lokal
PemrosesanData• Model di+'er+i di
ato+er• Kinetika
tran+ora+ikiia
• Ke+eti*anganato+er
• Ad+or*+i,de+or*+i
• d+*
Output• Predik+i Polutan
'ada $round!e-el
AnalisisOutput• A++e+en eek
'ada lingkungan• A++e+en eek
'ada ke+e)atan• Impact • Pengelolaan d+*
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
7/46
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
8/46
Parameter"parameter dalammodel udara
• Sum#er karakteri+tik ei+i3 lau ei+i a++a,7aktu3 loka+i +u*er koordinat3 te'eratur ga+ ei+i K3 tinggi 'lue ri+e 3
• Meteorolo$% te'eratur ato+er +ta*ilita+ ato+er di'erlukan untuk enentukan
koe/+ien di+'er+i3 ke(e'atan dan ara) angin tur*ulen+i
• Sifat &imia Atmosfer reak+ireak+i kiia di ato+er de'o+i+i *a+a) , kering3
• Parameter permukaangeoetri 'erukaan keka+aran,terrain lautandaera) kota atau de+a
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
9/46
:ran+'ortPen(earan
%dara
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
10/46
Pen$ukuran Per$erakanUdara•Pergerakan udara diaati dengan'engukuran eteorologi
•Pengukuran data eteorologi *erda+arkan
7aktu•5e+aat
•Kontinu
•Pengukuran data eteorologi *erda+arkanloka+i
•Pengukuran ole) /;+tation
•ata +atelit
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
11/46
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
12/46
Per$erakan pencemar udara
Ad-ek+i
'ergerakan)ori+ontalengikuti
'ergerakanangin
i>u+i
'ergerakan-ertikaldan a(akkarena
gaya tarikantar
'artikel
?eak+i
reak+ikiia
kering*a+a)
otokiia3
e'o+i+i atu)nya'en(earudara ke
*ui
aki*at gayagra-ita+i*aik
eli*atkanair
de'o+i+i
*a+a)3au'untidak
de'o+i+ikering3
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
13/46
Deposisi #asa dan deposisikerin$
• e'o+i+i *a+a) yang eli*atkan )uan +alu atau'un ua' air di udara.
• e'o+i+i kering elalui 'ro+e+ a*+or'+i atau +edienta+igra-ita+ional dengan kontak antara a+a' dengan 'erukaan tana)-egeta+i au'un 'erukaan air.
• @0 elalui ekani+e de'o+i+i kering.
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
14/46
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
15/46
Topo$ra' %an$ kompleks mempen$aruisirkulasi udara lokal
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
16/46
Sea and land #ree(es)an$in laut dan an$in darat*
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
17/46
Model Udara pada SkalaUr#an dan +uas
•5ekitar 19B0 diketa)ui *a)7a 'olu+iudara *ukan )anya enoena lokal tidak(o(ok didekati dengan odel gau++ian3
•5O;
dan "o;
di ero'a )uan a+a
elua+
•Oon da'ak kegiatan ur*an danindu+tri
•idekati dengan odel !agrangian danModel Eulerian
•+a$ran$ian odeling 'ar+el udaraC'u>D3 engikuti linta+annya dan
dia+u+ikan teta' identita+nya +elaa
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
18/46
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
19/46
,ulerian Modelin$
•iulai dengan +tudi ?eynold+19BH3 untuk oon di area ur*anI 5)irand 5)ie) 19B3 untuk 5O2 di area
ur*an Egan 19B63 dan Jari()ael19B93 untuk +ulur +kala regional.
•?eynold+ 19BH3 !o+ Angele++iula+i otokiia C7ellkno7n %r*anAir+)ed Model%AMD.
•Peodelan Eulerian grid +e(ara lua+dia'lika+ikan di %5 eli'uti area
ur*an dengan oku+ utaa 'ada OH.
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
20/46
Prinsip ,ulerian Model
• Sifat/perubahan spesies dideskripsikan relatif terhadapsistem koordinat yang tetap (fixed)
• Ada dua model Eulerian yang dikembangkan:
• Single Box Model• okus: !imia Atmosfer
• !elemahan: tidak ada aspek fisik" seperti transporthorisontal dan #ertikal" dan sema$amnya%
• Multi&dimensional grid&based air 'uality model
• Berpotensi sebagai model udara yang paling baik
• Meliputi asumsi&asumsi yang tidak terlalu ketat
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
21/46
-o. Model
• 5ingle
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
22/46
201@
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
23/46
$au++ian
201@
~Week 8~
MK. PEMOE!A" !#"$K%"$A"
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
24/46
Gaussian Modeling
• Persamaan Gauss merupakan persamaan yangsangat penting dalam pemodelan pencemaranudara dan merupakan dasar dari hampir semuaprogram komputer yang dikeluarkan oleh US.EPA. Untuk model dispersi atmosferik.
• Persamaan Gauss memodelkan dispersi untukpolutan yang nonreaktif untuk suatu sumber
dengan ketinggian tertentu pada kondisi steadystate pada suatu titik (xy!" pada arahdo#n#ind dari sumber
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
25/46
P+UM,
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
26/46
Macam"Macam Dispersi Stack
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
27/46
Ma(a Ma(a Plue
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
28/46
Mi;ed layer
TRAPP,D -/ MI0,D +A/,R
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
29/46
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
30/46
1aussian Model
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
31/46
&onsep Dispersi 1auss
•i+'er+i 'olutan +angat tergantung 'adakondi+i eteorologi lokal +e'erti• Ara) dan ke(e'atan angin
• 5ta*ilita+ ato+er
•Ke(e'atan angin *e+ar 4 -erti(al i;ing yang*aik 'olutan akan terdi+'er+i dengan (e'at kon+entra+inya enadi renda).
•Ke(e'atan angin renda) 4 in-er+i kon+entra+i 'olutan *i+a terakuula+i daneningkat.
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
32/46
&onsep Sta#ilitas Atmosfer
• 5ta*ilita+ ato+er enunukkan kea'uanato+er untuk eungkinkan teradinya verticalmixing.
• %dara *er+iat tidak +ta*il ketika teradi vertical
mixing yang *aik.• radia+i +inar ata)ari kuat +a'ai ke 'erukaan *ui
• 'erukaan tana) enga*+or*+i energi ata)ari
• 'erukaan tana) enadi 'ana+
• la'i+an udara didekat 'erukaan tana) ikut 'ana+
• 'ana+ udara eningkat
• teradi vertical mixing
• Kondi+i +ta*il +aat 'erukaan tana) le*i) dingindari'ada la'i+an udara diata+nya tidak teradi
vertical mixing.
5ta*ilita+ Pa+uill
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
33/46
Surfacewind speed
at 10 m(m/s)
Day Night
Incoming Solar radiation Cloud Cover
Strong Moderate SlightThinly
Overcast
Mostly
Cloudy
< 2 A A-B B - -
2-3 A-B B C E
3-! B B-C C " E
!-# C C-" " " "
5 t a * i l i t
a +
A t & o +
0 e r
Sta#ilit%class
De'nition
A-ery
un+ta*le< un+ta*le
J+lig)tly
un+ta*le
neutral
E +lig)tly+ta*le
F +ta*le
5ta*ilita+ Pa+uill
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
34/46
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
35/46
Pen2elasan masin$"masin$ komponen rumus 1aussianDispersion
C(x,y,z,H) osition of e$eptor and Sour$e
lume dispersion in the $enterline
lume dispersion in y dire$tion
lume dispersion in the * dire$tion
Effe$t of ground refle$tion in the *dire$tion
+−+
−−
−= 2
2
2
2
2
2
2%'e)*
2%'e)*
2e)*
2%&&&'
z z y z y
H z H z yuQ H z y xC
σ σ σ σ σ π
z yu
Q
σ σ π 2
−
2
2
2e)*
y
y
σ
−−
2
2
2
%'e)*
z
H z
σ
+−
2
2
2
%'e)*
z
H z
σ
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
36/46
Peritun$an Plume Risemen$$unakan Persamaan 3olland
S+ N +ta(k e;it -elo(ity ,detik3 N +ta(k diaeter 3u N 7ind +'eed ,detik3P N 're++ure *ar3 :+ N +ta(k ga+ te'erature K3
:a N ato+')eri( te'erature K3
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
37/46
enentukane/+ien di+'er+i
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
38/46
enentukane/+ien di+'er+i
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
39/46
Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue A3
'araeter unit (a+e 17ind +'eedro or to+out) 7e+t3 ,+ 2
+ta(k )eig)t @
R) 90602
ee(ti-e +ta(k)eig)t e3
1H@602
'araeter'olutan ga+3 n
"itrogenO;ide+
*e*anloading3 g,+ 198H
+ta*ilita+ato+er a
!ase 4 )5$6Nm7*
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
40/46
Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
41/46
Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue J3
'araeter unit (a+e 1
7ind +'eedro or to+out) 7e+t3 ,+ @
+ta(k )eig)t @
R) H621
ee(ti-e +ta(k
)eig)t e3 8121
'araeter'olutan ga+3 n
"itrogenO;ide+
*e*anloading3 g,+ 198H
+ta*ilita+
ato+er (
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
42/46
Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue 3
'araeter unit (a+e 1
7ind +'eed roor to +out) 7e+t3 ,+ B
+ta(k )eig)t @
R) 2@886
ee(ti-e +ta(k)eig)t e3 B0886
'araeter'olutan ga+3 n
"itrogenO;ide+
*e*an loading3 g,+ 198H
+ta*ilita+ato+er d
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
43/46
Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue E3
'araeter unit (a+e 1
7ind +'eedro or to+out) 7e+t3 ,+ @
+ta(k )eig)t @
R) H621
ee(ti-e +ta(k)eig)t e3 8121
'araeter'olutan ga+3 n
"itrogenO;ide+
*e*an loading3 g,+ 198H
+ta*ilita+ato+er e
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
44/46
Pengaru) 5ta*ilita+ Ato+er 'adaKon+entra+i Plue F3
'araeter unit (a+e 1
7ind +'eedro or to+out) 7e+t3 ,+ H+ta(k )eig)t @
R) 6001
ee(ti-e +ta(k)eig)t e3 10@01
'araeter'olutan ga+3 n
"itrogenO;ide+
*e*an
loading3 g,+ 198H+ta*ilita+ato+er
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
45/46
8/16/2019 Week 7,8 - Air Quality Modelling
46/46