ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΜΑΖΑΣ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ

Abstract

IN THIS THESIS, AN ORIGINAL AND INTEGRAL MATHEMATICAL MODELING METHOD IS DEVELOPED AND PRESENTED AS AN INSTRUMENT IN STUDYING THE DYNAMIC BEHAVIOUR OF ATMOSPHERIC POLLUTION. THE ADVANTAGE OF THIS METHOD IS THE POSSIBILITY OF GIVING REALISTIC ESTIMATIONS OF POLLUTANT CONCENTRATIONS UNDER CONDITIONS OF LACK OF ANALYTIC METEOROLOGICAL DATA AND IN SITES WITH COMPLICATED METEOROLOGICAL FIELDS. THEMAIN CHARACTERISTICS OF THE METHOD PRESENTED IS THE LAGRANGIAN TREATMENT OF ATMOSPHERIC DIFFUSION. ESSENTIALY THE MAIN IDEA INVOLVES CONSTRUCTING TRAJECTORIES OF THOUSANDS OF INDIVIDUAL PARTICLES AND THEN STUDYING, AT CERTAIN TIMES OR DISTANCES DOWNSTREAM, THE RESULTING DISTRIBUTION OF CONCENTRATION AT A GIVEN SPACE-TIME POINT. ALL DIFFUSION (MOTION OF PARTICLES) AT TIME SCALES LARGER THAN THE AVERAGING TIME FOR THE MEAN WIND FIELD IS ACCOMPLISHED BY TIME AND SPACE VARIATIONS IN THE MEAN WINDS THAT ARE OBTAINED EITHER FROM A DYNAMICAL "MESOSCALE SIMULATION MODEL", OR FROM A "LARGE-EDDY SIMULATION MODEL", IN ACCORDANCE WITH THE RESPECTIVE SCALES OF MOTION CONSIDERED IN THE CASE OF STUDY. THE MAIN PRINCIPAL, THAT IS FOLLOWED FOR THE DETERMINATION OF THE SUBGRID LAGRANGIAN PARTICLESTATISTICS, IS BASED ON THE FACT THAT THE DIFFUSIVE-DISPERSIVE MOTIONS, IN THESE SCALES, FOLLOW A MARKOV-N PROCESS. IN PRINCIPLE, AN EQUATION FOR THE RANDOM FLUCTUATION OF THE TURBULENT VELOCITY OF A PARTICLE IS DETERMINED AND THEN TRAJECTORIES OF THOUSANDS OF INDIVIDUAL PARTICLES ARE CONSTRUCTED.

Σ'ΑΥΤΗ ΤΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΑΝΑΠΤΥΣΣΕΤΑΙ ΚΑΙ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΕΤΑΙ ΜΙΑ ΠΡΩΤΟΤΥΠΗ ΚΑΙ ΕΝΙΑΙΑ ΜΕΘΟΔΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗΣ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΩΣ ΕΡΓΑΛΕΙΟ ΜΕΛΕΤΗΣ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ. ΤΟ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑ ΑΥΤΗΣ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΕΙΝΑΙ, ΟΤΙ ΕΧΕΙ ΤΗ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΑ ΝΑ ΔΙΝΕΙ ΡΕΑΛΙΣΤΙΚΕΣ ΕΚΤΙΜΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΩΝ ΤΩΝΡΥΠΩΝ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΕΛΛΕΙΨΗΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΩΝ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΣΕ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΜΕ ΠΟΛΥΠΛΟΚΑ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΑ ΠΕΔΙΑ. ΤΟ ΚΥΡΙΟ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΟ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΕΙΝΑΙ Η ΠΑΓΤΡΑΝΔΙΑΝΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΣΤΗΝ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΔΙΑΧΥΣΗΣ. ΟΥΣΙΑΣΤΙΚΑ Η ΒΑΣΙΚΗ ΙΔΕΑ ΣΥΝΙΣΤΑΤΑΙ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΛΗΘΟΥΣ ΤΡΟΧΙΩΝ ΔΙΑΤΕΤΡΙΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΚΑΙ ΣΤΗ ΜΕΛΕΤΗ, ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΜΕΝΟΥΣ ΧΡΟΝΟΥΣ 'Η ΚΑΤΑΝΤΗΜΙΑΣ ΠΗΓΗΣ ΔΙΑΔΡΟΜΕΣ, ΤΗΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΤΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΠΟΥ ΠΡΟΚΥΠΤΕΙ ΚΑΤ'ΑΥΤΟΝ ΤΟΝ ΤΡΟΠΟ Σ'ΕΝΑ ΔΕΔΟΜΕΝΟ ΣΗΜΕΙΟ. Η ΒΑΣΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ (ΔΙΑΧΥΣΗ), ΣΕ ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΚΛΙΜΑΚΕΣ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΕΣ ΑΠΟ ΤΟΝ ΧΡΟΝΟ ΜΕΣΗΣ ΤΙΜΗΣ ΤΟΥ ΜΕΣΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΑΝΕΜΟΥ,ΕΠΙΤΕΛΕΙΤΑΙ ΑΠΟ ΤΙΣ ΧΩΡΟΧΡΟΝΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΤΟΥ ΠΟΥ ΔΙΝΟΝΤΑΙ ΕΙΤΕ ΑΜΕΣΑ ΑΠΟ ΕΝΑΔΥΝΑΜΙΚΟ ΜΕΣΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ, ΕΙΤΕ ΑΠΟ ΕΝΑ ΜΟΝΤΕΛΟ "ΑΜΕΣΗΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΤΥΡΒΗΣ" ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΚΛΙΜΑΚΕΣ ΠΟΥ ΘΕΤΕΙ ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΜΕΛΕΤΗΣ . Η ΒΑΣΙΚΗ ΙΔΕΑ, ΠΟΥ ΑΚΟΛΟΥΘΗΣΑΜΕ ΓΙΑ ΤΟΝ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟ ΤΩΝ ΥΠΟΠΛΕΓΜΑΤΙΚΩΝ ΠΑΓΚΡΑΝΔΙΑΝΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ, ΒΑΣΙΖΕΤΑΙ ΣΤΟ ΓΕΓΟΝΟΣ ΟΤΙ ΟΙ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΔΙΑΧΥΣΗΣ- ΔΙΑΣΠΟΡΑΣ Σ'ΑΥΤΕΣ ΤΙΣ ΚΛΙΜΑΚΕΣ ΑΚΟΛΟΥΘΟΥΝ ΜΙΑ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ ΜΑΓΚΟΝ-Ν. ΒΑΣΙΚΑ ΚΑΘΟΡΙΖΕΤΑΙ ΜΙΑ ΣΧΕΣΗ ΓΙΑ ΤΙΣ ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΕΣ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΕΙΣ ΤΗΣ ΤΥΡΒΩΔΟΥΣΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΝΟΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΟΥ ΚΑΙ ΣΤΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΖΟΝΤΑΙ ΧΙΛΙΑΔΕΣ ΤΡΟΧΙΕΣ ΔΙΑΚΕΚΡΙΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ, ΣΤΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΖΟΝΤΑΙ ΧΙΛΙΑΔΕΣ ΤΡΟΧΙΕΣ ΔΙΑΚΕΚΡΙΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ.