A levegőtisztaság-védelmi modellek csoportosításakor csaknem minden szerző bemutatja a saját felosztását. Ahelyett, hogy valamelyik csoportosítás mellett tegyük le a voksunkat, az alábbiakban egy a környezetmérnöki gyakorlat és a jogszabályi előírások értelmezése szempontjából praktikus csoportosítást ismertetünk:

 

 

1. STATISZTIKAI (EMPIRIKUS) MODELLEK

 

• mért adatsorokat hoz összefüggésbe;
• következtetéseit hatalmas adatmennyiségek alapján teszi;
• nem használ a priori kémiai reakció leírásokat;
• a már megtörtént esetekre vonatkozó következtetésekre jut;
• példák: döntési fák, lineáris/nem lineáris regresszió.

2. MATEMATIKAI (TRANSZMISSZIÓS) MODELLEK

• specifikus kibocsátási és meteorológiai adatokon alapulnak;
• céljuk a légszennyezőanyagok terjedésének (transzmissziójának) számítása;
• a fizikai-kémiai folyamatok (légszennyezőanyagok szállítódása, szóródása, kémiai átalakulások) szimulációja matematikai számítással történik.

2.1 LAGRANGE-TÍPUSÚ MODELLEK [r(t)= …]

• egyedi részecskék („légelemek”) mozgását írják le;
• a vonatkoztatási koordinátarendszer együtt mozog a légáramlással;
• a transzmissziós számítás során nagyszámú részecske, és az ezekhez tartozó pálya (trajektória) számítását és kiértékelését végzik el;
• alkalmazási terület: főként kontinentális és regionális léptékű transzportfolyamatok értékelése (pl. radionuklidok terjedésének vizsgálata);
• példák: RODOS, TREX-Lagrange, HYSPLIT, FLEXPART.

2.2 EULER-TÍPUSÚ MODELLEK [C(x,y,z,t)= …]

 

• az anyagmozgást a Földhöz rögzített koordináta-rendszer rácspontjaira vizsgálják (2D, 3D);
• az egyes rácspontokon a koncentrációváltozást, ülepedést a tömegmegmaradás elvén alapuló kontinuitási egyenlettel jellemzik;
• az általános áramlási modellekhez jól illeszthetők, továbbá a kémiai reakciók jól paraméterezhetők ezekkel;
• alkalmazási terület: globális vagy kontinentális léptékű terjedés szimulációja, de alkalmas városi léptékű vizsgálatokra is;
• főbb típusaik a kontinuitási differencálegyenlet általános; analitikus, valamint közelítő: az egyenlet differenciaegyenletté való alakítását követő numerikus megoldását szolgáltató modellek.

2.2.1 Analitikus modellek

• a kontinuitási egyenlet megoldását függvényekhez való hozzárendelésen keresztül adják meg;
• főbb típusaik a Gauss-féle füstfáklya-modellek, és a puff-modellek.

A) Gauss- (füstfáklya-) modellek:

Elnevezésük a szennyezőanyagok szélre merőleges irányú koncentráció-eloszlásának mintázata, valamint a statisztikából ismeretes "Gauss-görbe" hasonlóságából származik. A füstfáklya-modellek a turbulens szóródással írják le a szennyezőanyagok hígulását, feltételezve, hogy a vizsgált térrészen kialakuló koncentráció arányos a forráserősséggel, és fordítottan arányos a szélsebességgel.

Alapesetben nagyfokú egyszerűsítéseket tartalmaznak:

• stacionárius (légköri stabilitási kategóriákkal jellemzett) meteorológiai helyzet;
• a szélmezőnek csak az X-irányú komponense nem egyenlő 0-val;
• az ülepedést, a kémiai átalakulást elhanyagolják, sík felszínre végeznek számítást;
• folytonos szennyezőanyag-kibocsátást feltételeznek a forrásból.

Fejlettebb változataik („második generációs” modellek) jellemzői:

• a Monin-Obukhov–féle hasonlósági elmélet alkalmazása (ez lehetőséget nyújt a planetáris határréteg dinamikájának jellemzésére a felszíni és felszínközeli réteg alapvető hőtani és áramlástani paramétereinek kiszámításán keresztül);
• figyelembe veszik a planetáris határréteg vertikális szerkezetét, meteorológiai adatok alapján;
• képesek a kémiai átalakulások, és a komplex domborzat hatásának vizsgálatára;
• száraz és nedves ülepedést is számítanak vidéki, és városi környezetben.

A Gauss-modellek elsősorban az ipari pontforrások, valamint a lakossági diffúz és egyéb források hatásainak vizsgálatára alkalmasak, a környezetmérnöki napi gyakorlatban rendszerint ilyen modellek használatára kerül sor. Az egyszerűbb, Magyarországon is használt Gauss-modellek többek között: ISC3, Transzmisszió 1.0 és 1.1, IMMI, Soundplan, Apopro, Aircalc, Hatástávolság. Az IMMI az épületek hatásának, a Soundplan és a Transzmisszió 1.1 pedig a komplex domborzati viszonyoknak a kezelésére is képes. A második generációs modellek példái: AERMOD, ADMS.

B) „PUFF”-modellek:

Pillanatnyi, vagy rövid idejű kibocsátásokra bontják az emissziót. Alapfeltevésük: a kibocsátási időtartam a receptorhoz való terjedés időtartamával összehasonlítva rövid. A füstfáklya középvonalát nem a szélirány szerinti egyenes vonallal, hanem egy trajektória-szerű görbével írják le, így egyfajta átmenetet képeznek a Gauss-modell és a Lagrange-féle modellek között. Ilyen például az US EPA által elfogadott Calpuff.

2.2.2 Numerikus modellek

• a kontinuitási egyenlet közelítő megoldásával számítják a légszennyező anyagok terjedését;
• regionális skálán, rendszerint minden (és nem csak pl. ipari) forrás vizsgálatára használják rendszerint;
• példák: CAMx, FARM, CHIMERE.

 

Az oldalon látható ábrák közül az 1. ábra saját készítésű. A továbbiak az alábbi oldalakról származnak (átdolgozást, magyarítást követően):

2., 3., 4. ábrák: http://www.arpa.fvg.it/export/sites/default/tema/aria/utilita/Documenti_e_presentazioni/
conferenze_seminari_docs/2013_07_08_Arpafvg_CEFAP_tipologia_modelli_03.pdf

5. ábra: http://www.weblakes.com/products/calpuff/resources/lakes_calpuff_view_brochure.pdf