In this study, the atmospheric dispersion of radioactive material ($^{137}Cs$) was simulated with regard to its impact within a 50-km radius from the Kori Nuclear Power Plant (NKPP) based on two different types of models (the non-steady-state puff model CALPUFF and the lagrangian model HYSPLIT) during the spring of 2012 (May 2012). The dispersion distribution of $^{137}Cs$ calculated in the CALPUFF model was similar to that of the HYSPLIT model, but the magnitudes of differences in its spatio-temporal concentrations between the two models were different. The $^{137}Cs$ concentrations simulated by the CALPUFF were significantly lower than those of the HYSPLIT due to a limitation of puff models (e.g. puff size growth over time). The CALPUFF had the advantage of determining the dispersion of radioactive materials and their impacts on the surrounding regions, compared with the HYSPLIT that had high concentrations of $^{137}Cs$ in only small local areas with the movement of air masses along the local winds.
This study assesses the dispersion and emission rates of odor form industrial area source. CALPUFF and AERMOD Gaussian models were used for predicting downwind odor concentration and calculating odor emission rates. The studied region was Seobu industrial complex in Korea. Odor samples were collected five days over a year period in 2006. In-site meteorological data (wind direction and wind speed) were used to predict concentration. The BOOT statistical examination software was used to analyze the data. Comparison between the predicted and field sampled downwind concentration using BOOT analysis indicates that the CALPUFF model prediction is a little better than AERMOD prediction for average downwind odor concentrations. Predicted concentrations of AERMOD model have a little larger scatter than that of CALPUFF model. The results also show odor emission rates of Seobu industrial complex area were an order of 10 smaller than that of beef cattle feed lots.
미세먼지로 인한 대기오염이 심각해지면서 미세먼지의 확산과 대기질의 예측에 대한 관심이 높아지고 있다. 미세먼지의 원인은 매우 다양한데, 일부 미세먼지는 산불, 황사 등을 통해 자연적으로 발생하기도 하지만 대부분은 석유, 석탄과 같은 화석연료를 태우거나 자동차 매연가스에서 나오는 대기오염물질에서 유발되는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 미국 EPA에서 추천하는 CALPUFF 모델을 사용하고, CALPUFF에서 필요한 기상 요소인 3차원 바람장을 생성하는 기상 전처리 프로그램으로 CALMET 모델을 통해 바람장을 생성하여 CALPUFF 확산 모델링을 수행한다. 이를 통해 복잡한 지형을 반영한 미세먼지 확산모델링과 대기질 예측 시스템의 구조를 제안한다.
Objectives: Using atmospheric dispersion representative models (AERMOD and CALPUFF), the emissions characteristics of each model were compared and analyzed in ready-mixed concrete manufacturing facilities that generate a large amount of particulate matter (PM-10, PM-2.5). Methods: The target facilities were the ready-mixed concrete manufacturing facilities (Siheung RMC, Goyang RMC, Ganggin RMC) and modeling for each facility was performed by dividing it into construction and operation times. The predicted points for each target facility were selected as 8-12ea (Siheung RMC 10, Goyang RMC 8, and Gangjin RMC 12ea) based on an area within a two-kilometer radius of each project district. The terrain input data was SRTM-3 (January-December 2019). The meteorological input data was divided into surface weather and upper layer weather data, and weather data near the same facility as the target facility was used. The predicted results were presented as a 24-hour average concentration and an annual average concentration. Results: First, overall, CALPUFF showed a tendency to predict higher concentrations than AERMOD. Second, there was almost no difference in the concentration between the two models in non-complex terrain such as in mountainous areas, but in complex terrain, CALPUFF predicted higher concentrations than AERMOD. This is believed to be because CALPUFF better reflected topographic characteristics. Third, both CALPUFF and AERMOD predicted lower concentrations during operation (85.2-99.7%) than during construction, and annual average concentrations (76.4-99.9%) lower than those at 24 hours. Fourth, in the ready-mixed concrete manufacturing facility, PM-10 concentration (about 40 ㎍/m3) was predicted to be higher than PM-2.5 (about 24 ㎍/m3). Conclusions: In complex terrain such as mountainous areas, CALPUFF predicted higher concentrations than AERMOD, which is thought to be because CALPUFF better reflected topographic characteristics. In the future, it is recommended that CALPUFF be used in complex terrain and AERMOD be used in other areas to save modeling time. In a ready-mixed concrete facility, PM-10, which has a relatively large particle size, is generated more than PM-2.5 due to the raw materials used and manufacturing characteristics.
CALPUFF is one of the recommended air pollution models by EPA with AERMOD. It has been used to simulate the ambient concentration of critical air pollutants as well as non-critical pollutants such as persistent organic matters and the organic materials causing odor. In this model, the air pollutants go through dispersion, transportation, chemical reaction, and deposition process. These mechanisms are significantly influenced by meteorological condition. This study produces the meteorological field in three different methods for the simulation of $SO_2$ using CALPUFF: 1) CALMET model by using both ground-level and aerological observation, 2) CALMET model by using MM5 results with NCEP/NCAR reanalyzed data, 3) CALMET model by using MM5 results in which FDDA is applied with NCEP/NCAR reanalyzed data as well as the meteorological data of Korea Meteorological Administration. As a result of CALPUFF model, the resolved concentration of $SO_2$ showed different behaviors in three cases. For the first case, the fluctuation of SO2 concentration was frequently observed while the fluctuation is reduced in the second and third cases. In addition, the maximum concentration of $SO_2$ in the first case was about 2~3 times higher than the second case, and about 4~6 times higher than the third case. These results can be caused by the accuracy of the resolved meteorological field. It is inferred that the meteorological field of the first case could be less accurate than other two cases. These results show that the use of correct meteorological data can improve the result of dispersion model. Moreover, the contribution of various sources such as point, line, and area sources on the ambient concentration of air pollutant can be roughly estimated from the sensitivity analysis.
본 연구는 토지피복 자료의 공간 해상도가 미세먼지의 국지적 분포 및 확산 양상에 어떠한 영향을 미치는지 확인하는 데에 목적을 둔다. 이때 시공간적 지표상태 및 기상상태의 변화를 고려하는 CALPUFF 모델을 사용하여, 경기도 안양시의 평촌 신도시 지역에 대해, 미세먼지 모의를 진행하였다. 모델링의 입력 데이터로 20 m, 50 m, 100 m의 세 가지 해상도 토지피복도를 사용하여 비교하였다. 20 m 해상도의 토지피복 자료를 사용했을 경우 모의 영역의 풍속은 가장 크게 모의 되었으며 PM10 농도는 가장 낮게 모의 되었다. 본 연구를 통해 미세먼지의 국지적 분포 및 확산 양상에 토지피복 자료의 공간 해상도가 영향을 미칠 수 있으며 이는 CALPUFF 모의에 영향을 줄 수 있음을 확인하였다. 따라서 향후 CALPUFF를 사용하여 미세먼지를 모의할 때, 토지피복의 형태에 따른 공간 해상도에 대한 영향을 사전에 확인하고 모의를 진행하는 것이 더 정확한 결과를 확보할 수 있음을 제시해볼 수 있다.
A series of tracer experiments for the evaluation of atmospheric dispersion was performed over the urban area of Seoul using two inert, non-deposition perfluorocarbon (PMCH and m-PDCH) gases during three years campaign on 2002, 2003 and 2005. 30 sampling sites for collecting these tracers were located along two arcs of 2.5 and 5 kilometers downwind from the release point. About ten measurements which each lasted for 2 hours or 4 hours were made over the two consecutive days during each campaign. CALPUFF and MM5 meteorological model were applied to evaluate the urban dispersion in detail. Size of Modeling domain was $27\;km{\times}23\;km$ and the fine nest in the modeling domain had a grid size of 0.5 km. The results showed that CALPUFF dispersion model had a tendency to estimate tracer concentrations about $2{\sim}5$ times less than those of ambient samples under many conditions. These consistent inaccuracy in urban dispersion was attributed to inherent inaccuracy and lack of details in terrain data at urban area.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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