Evaluation of two semi-analytical techniques in air quality applications Avaliação de duas técnicas semi-analíticas em aplicações na qualidade do ar

Abstract

In this article an evaluation of two semi-analytical techniques is carried out, considering the quality and accuracy of these techniques in reproducing the ground-level concentration values of passive pollutant released from low and high sources. The first technique is an Eulerian model based on the solution of the advection-diffusion equation by the Laplace transform technique. The second is a Lagrangian model based on solution of the Langevin equation through the Picard Iterative Method. Turbulence parameters are calculated according to a parameterization capable of generating continuous values in all stability conditions and in all heights of the planetary boundary layer. Numerical simulations and comparisons show a good agreement between predicted and observed concentrations values. Comparisons between the two proposed techniques reveal that Lagrangian model generated more accurate results, but Eulerian model demands a lesser computational time.Neste artigo é realizada uma avaliação de duas técnicas semi-analíticas, considerando a qualidade e a exatidão destas técnicas em reproduzir valores de concentração ao nível da superfície de poluentes passivos emitidos a partir de fontes baixas e altas. A primeira técnica é um modelo Euleriano baseado na solução da equação advecção-difusão através da técnica de transformada de Laplace. A segunda é um modelo Lagrangiano baseado na solução da equação de Langevin através do Método Iterativo de Picard. Parâmetros da turbulência são calculados de acordo com uma parametrização capaz de gerar valores contínuos em todas as condições de estabilidade e em todas as alturas na camada limite planetária. Simulações numéricas e comparações mostram uma boa concordância entre valores de concentração previstos e observados. Comparações entre as duas técnicas revelam que o modelo Lagrangiano gera resultados mais precisos, mas o modelo Euleriano exige um menor tempo computacional.

Keywords

• técnica semi-analítica
• modelo Euleriano
• modelo Lagrangiano
• transformada de Laplace
• Método Iterativo de Picard
• avaliação de modelos
• semi-analytical technique
• Eulerian model
• Lagrangian model
• Laplace transform
• Picard Iterative Method
• model evaluation