Niels Bohr Institutet > Kalender - det sker på NBI > 2009 > Semi-Lagrangian Method...

Semi-Lagrangian Methods in Air Pollution Models

Specialeforsvar ved Ayoe Buus Hansen

Vejleder: Eigil Kaas, Ku, Jesper H. Christensen og Jørgen Brandt, AU 

Resume
Forskellige semi-Lagranske metoder testes til brug i luftforureningsmodeller. Målet er at finde en effektiv og massebevarende metode, der opfylder så mange som muligt af de ønskelige egenskaber foreslået af Rasch og Williamson (1990) og Machenhauer et al. (2008). Der fokuseres på at opnå nøjagtighed, lokal massebevarelse og beregningseffektivitet.

De testede metoder er klassisk semi-Lagransk kubisk interpolation, se for eksempel Durran (1999), semi-Lagransk kubisk kaskade interpolation, af Nair et al. (2002), modificerede interpolationsvægte af Kaas (2008), og sidst semi-Lagransk kubisk interpolation med et lokalt massebevarende og monotont filter, af Kaas og Nielsen (2008).

Semi-Lagransk interpolation er en klassisk metode inden for atmosfære modellering, kaskade interpolation er en mere effektiv metode, de modificerede interpolationsvægte indfører massebevarelse, og det lokalt massebevarende monotone filter sikrer monotonicitet.

Alle skemaer testes med både beregnede og analytiske tra jektorier og for advektion alene eller kombineret med kemi, herunder både urbane og landlige betingelser. Metoderne sammenlignes med det nuværende state-of-the-art skema brugt hos Danmarks miljøundersøgelser (DMU).

Skemaerne testes på modifikationer af de traditionelle tests, cylinder med spalte og roterende kegle, som udfordrer skemaets evne til at modellere skarpe og fladere gradienter.

Testene viste, at det lokalt massebevarene monotone filter forbedrer resultaterne væsentlig for visse tests, men ikke for alle. Det blev set, at de semi-Lagranske skemaer i næsten hver test ikke var i stand til at udkonkurere det nuværende skema i DEHM, ASD.