Intercomparison of FLEXPART and CALPUFF dispersion models. An application over a small tropical island



Document title: Intercomparison of FLEXPART and CALPUFF dispersion models. An application over a small tropical island
Journal: Atmósfera
Database: PERIÓDICA
System number: 000444315
ISSN: 0187-6236
Authors: 1
2
3
2
4
2
5
Institutions: 1Universidad Tecnológica de la Habana "José Antonio Echeverría", Facultad de Ingeniería Química, La Habana. Cuba
2Universite des Antilles, Laboratoire de Recherche en Geosciences et Energie, Basse-Terre, Guadalupe. Francia
3Instituto de Meteorología de Cuba, La Habana. Cuba
4Instituto Tecnológico de Santo Domingo, Santo Domingo. República Dominicana
5Universidad de Santiago de Compostela, Centro Interdisciplinar de Investigación en Tecnologías Ambientales (CRETUS), Galicia, Galicia. España
Year:
Season: Jul
Volumen: 34
Number: 3
Country: México
Language: Inglés
Document type: Artículo
Approach: Analítico, descriptivo
Spanish abstract La intercomparación entre resultados de diferentes modelos de dispersión y mediciones de la calidad del aire en condiciones atmosféricas diferentes es una práctica común en la evaluación de dichos modelos. En este estudio se realiza una comparación de resultados de dos modelos de dispersión: el modelo lagrangiano de dispersión de partículas FLEXPART y el modelo lagrangiano de puffs (“bocanadas”) CALPUFF (modelo regulatorio), acoplados a los mismos campos meteorológicos producidos por el Modelo de Investigación y Pronóstico Meteorológico (WRF, por sus siglas en inglés). Como caso de estudio se consideró la dispersión atmosférica de emisiones antrópicas de óxidos de nitrógeno (NOx) (consideradas como un trazador pasivo) durante un caso típico de contaminación severa sobre un área densamente poblada del archipiélago de Guadalupe (Antillas Francesas Occidentales). Se tomaron en cuenta los efectos del terreno complejo y, por supuesto, la influencia costera. Aunque los modelos lagrangianos generalmente brindan mejores resultados de dispersión de la pluma con vientos fuertes, este estudio de caso se realizó en condiciones de vientos alisios débiles dominantes, con el fin de verificar ambos modelos en condiciones atmosféricas no ideales. Como resultado, en comparación con mediciones de concentración de NOx en superficie, FLEXPART muestra una mejor concordancia que CALPUFF. Sin embargo, como modelo regulatorio, CALPUFF sobreestima tanto las concentraciones en superficie como el máximo de FLEXPART, con valores más altos cuando se aplica una resolución horizontal más elevada. Además, se observan diferencias entre los resultados de los modelos en la distribución espacial de NOx en el dominio de resolución horizontal de 1 × 1 km2, los cuales muestran isolíneas bastante homogéneas con contornos suaves para CALPUFF frente a isolíneas fragmentadas con contornos irregulares para FLEXPART
English abstract A typical practice in air quality modeling assessment is the intercomparison between different dispersion models results and air quality measurements at different atmospheric conditions. In this study, a comparison between the results of two Lagrangian dispersion models, the Lagrangian Particle Dispersion Model FLEXPART and the Lagrangian Puff Model CALPUFF (regulatory model), coupled to the same meteorological fields produced by the Weather Research and Forecasting (WRF) model, was done. As a case study, atmospheric dispersion of anthropogenic nitrogen oxides (NOx) emissions (considered as a passive tracer) was considered, during a typical case of severe pollution over the densely populated area of the Guadeloupe archipelago (West French Indies), including complex terrain and, of course, coastal influence. Even though Lagrangian models usually provide better results of plume dispersion under strong winds, in this case study weak trade winds are dominant, in order to check both models under non-ideal atmospheric conditions. As a result, compared to NOx ground level concentration (glc) observations, FLEXPART shows better agreement than CALPUFF. However, as a regulatory model, CALPUFF overestimates both glc observations and FLEXPART maximum NOx glc results, with higher values when a higher horizontal resolution is applied. Also, differences between models results arise in the spatial distribution of NOx over a 1 × 1 km2 horizontal resolution grid domain, showing quite homogenous isopleths with smooth contours for CALPUFF vs. fragmented isopleths with irregular contours for FLEXPART
Disciplines: Geociencias
Keyword: Ciencias de la atmósfera,
Modelos de dispersión,
Condiciones climáticas,
Antillas francesas
Keyword: Atmospheric sciences,
Dispersion models,
Climate conditions,
French Antilles
Full text: Texto completo (Ver HTML) Texto completo (Ver PDF)