Publication: Modelling the wind flow and dispersion of reactive pollutants in cities at microscale
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Publication Date
2019-02-07
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
Air quality is nowadays a priority environmental concern in the cities. High pollution levels have been often observed in urban areas, where both emissions and population are concentrated. The NOx, namely NO and NO2, are the primary trac-related pollutants in gas-phase, but only the NO2 is legislated given that it is the harmful to human health. Despite the environmental policies adopted in the recent years, the limit values established by the European Union (EU) and the World Health Organization (WHO) are widely exceeded across Europe, especially in urban areas. Accordingly, exhaustive studies are required to manage and plan mitigation strategies for the abatement of urban air pollution. The complexity of atmospheric processes in urban environments hinders the assessment of air quality in the streets using both monitoring techniques and numerical models. The vast number of obstacles found in an urban area (buildings, vegetation, vehicles...) lead to complex ow patterns in the streets. Additionally, the heterogeneity of pollutant emissions, mainly from road trac, across the city, gives rise to strong gradients of concentration. Hence the irregular distribution among buildings can only be captured by maps of high spatial resolution. In this sense, the Computational Fluid Dynamics (CFD) models are powerful tools for reproducing the dispersion of pollutants considering realistic features of urban environments...
La calidad del aire es, hoy en día, una de las principales preocupaciones ambientales en las ciudades, donde se concentra la mayor parte de la poblacion y se registran niveles altos de contaminantes, especialmente debido al tráfico. Los NOx (oxidos de nitrogeno), es decir, NO (oxido ntrico) y NO2 (dioxido de nitrogeno), son unos de los contaminantes mas importantes asociados a las emisiones del tráfico rodado. Sin embargo, solo esta legislado el NO2, por ser perjudicial para la salud. A pesar de las políticas medioambientales adoptadas en los ultimos años, los valores límite establecidos por la Union Europea (EU, en ingles) y la Organizacion Mundial de la Salud (WHO, en ingles) son ampliamente superados a lo largo de Europa, especialmente en las zonas urbanas. Por este motivo se necesita llevar acabo estudios exhaustivos, que ayuden a gestionar y planificar estrategias de mitigacion para reducir la contaminacion atmosferica urbana. La complejidad de los procesos atmosfericos en las zonas urbanas dificulta la evaluacion de la calidad del aire, tanto a traves de tecnicas de monitorizacion como de modelos numericos. El gran numero de obstaculos existentes en la ciudad (edificios, vegetacion, vehículos...) generan complejas distribuciones del flujo de viento en las calles. Esto unido a la heterogeneidad de las emisiones a lo largo de la ciudad, producen fuertes gradientes de concentracion. Por esta razon es necesario resolver con alta resolucion espacial los fenomenos atmosfericos urbanos. En este sentido, los modelos de mecanica de fluidos (CFD, en ingles), son herramientas potentes capaces de reproducir en detalle la dispersion de contaminantes en zonas urbanas. Por contra, estas simulaciones requieren un elevado numero de puntos de malla (varios millones), que conlleva un alto coste computacional...
La calidad del aire es, hoy en día, una de las principales preocupaciones ambientales en las ciudades, donde se concentra la mayor parte de la poblacion y se registran niveles altos de contaminantes, especialmente debido al tráfico. Los NOx (oxidos de nitrogeno), es decir, NO (oxido ntrico) y NO2 (dioxido de nitrogeno), son unos de los contaminantes mas importantes asociados a las emisiones del tráfico rodado. Sin embargo, solo esta legislado el NO2, por ser perjudicial para la salud. A pesar de las políticas medioambientales adoptadas en los ultimos años, los valores límite establecidos por la Union Europea (EU, en ingles) y la Organizacion Mundial de la Salud (WHO, en ingles) son ampliamente superados a lo largo de Europa, especialmente en las zonas urbanas. Por este motivo se necesita llevar acabo estudios exhaustivos, que ayuden a gestionar y planificar estrategias de mitigacion para reducir la contaminacion atmosferica urbana. La complejidad de los procesos atmosfericos en las zonas urbanas dificulta la evaluacion de la calidad del aire, tanto a traves de tecnicas de monitorizacion como de modelos numericos. El gran numero de obstaculos existentes en la ciudad (edificios, vegetacion, vehículos...) generan complejas distribuciones del flujo de viento en las calles. Esto unido a la heterogeneidad de las emisiones a lo largo de la ciudad, producen fuertes gradientes de concentracion. Por esta razon es necesario resolver con alta resolucion espacial los fenomenos atmosfericos urbanos. En este sentido, los modelos de mecanica de fluidos (CFD, en ingles), son herramientas potentes capaces de reproducir en detalle la dispersion de contaminantes en zonas urbanas. Por contra, estas simulaciones requieren un elevado numero de puntos de malla (varios millones), que conlleva un alto coste computacional...
Description
Tesis de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, leída el 09/06/2017