CMAQ

Chemicko-transportný model CMAQ (Community Multiscale Air Quality modeling system) je voľne dostupný model kvality ovzdušia vyvíjaný v Národnom laboratóriu EPA pre výskum expozície, ktoré je súčasťou najväčšieho výskumného parku v USA - Research Triangle Park.
CMAQ je regionálny model - jeho priestorové rozlíšenie sa pohybuje v rozmedzí od niekoľkých stoviek metrov po desiatky kilometrov. Výstupom modelu sú časopriestorové polia koncentrácií znečisťujúcich látok pre vybranú oblasť, ako aj ich suchá a mokrá depozícia (odstraňovanie znečisťujúcich látok z atmosféry), typicky s hodinovým rozlíšením.

Vstupnými dátami pre CMAQ sú 4D polia meteorologických parametrov (teplota, tlak, vietor, …) a tiež emisie z rôznych  zdrojov (vykurovanie domácností, doprava, priemysel, systémová energetika, poľnohospodárstvo) s hodinovým časovým rozlíšením.

Modelový výstup je vypočítaný na základe systému integro-diferenciálnych rovníc. Tieto rovnice sú počítané v každom bode pravidelnej 3D mriežky, ktorá pokrývaj modelovanú oblasť, v každom kroku simulácie. Fyzikálne rovnice v modeli popisujú transport a zmenu skupenstva znečisťujúcich látok, ako aj suchú a vlhkú depozíciu. Rovnice atmosférického chemizmu popisujú chemickú premenu znečisťujúcich látok, ktorá je významná pri tvorbe atmosferického ozónu a sekundárnych pevných častíc PM, ale aj pri iných reakciách plynných znečisťujúcich látok.

V rámci práce s modelom CMAQ v súčasnosti na SHMÚ používame priestorové rozlíšenie 2x2 km. CMAQ má  zo všetkých modelov,  ktoré používame, najväčšie nároky  na výpočtové prostriedky.

Ukážky výstupov modelu CMAQ pre oblasť Slovenska sú na Obr. 1 - 4. Na animáciách vidno priebeh koncentrácií PM₁₀ a NO₂ počas dvoch dní v januári 2021. Obr. 1 a Obr. 3 predstavujú výstupy pre simulácie, pri ktorých boli použité len vybrané sektory emisií (vykurovanie domácností, resp. cestná doprava), na Obr. 2 a 4 sú výstupy modelu CMAQ pre simuláciu so všetkými zdrojmi a s okrajovými podmienkami, ktoré zahŕňajú diaľkový prenos znečisťujúcich látok.


Obr. 1 Priemerné hodinové koncentrácie PM₁₀ z vykurovania domácností, výstup modelu CMAQ. 
 

Štefánik, D., Matejovičová, J., Krajčovičová, J., Šedivá, T., Nemček, V., Beňo, J.: Comparison of two methods of calculating NO₂ and PM₁₀ transboundary pollution by CMAQ chemical transport model and the assessment of the non-linearity effect. Atmospheric Pollution Research, Volume 11, Issue 6, 2020, p 12-23, ISSN 1309-1042, https://doi.org/10.1016/j.apr.2020.02.012.

Štefánik, D., Matejovičová, J., Krajčovičová, J., , Nemček, V., Beňo, J.: Určenie koncentrácií PM₁₀ na Slovensku v roku 2017 chemicko-transportným modelom CMAQ. Konferencia Ovzduší 2019

Štefánik, D., Matejovičová, J., Krajčovičová, J., Beňo, J., Nemček, V.: Kvalita ovzdušia v okresoch SR. Príspevok na konferencii Ochrana ovzdušia, 2019.

Štefánik, D., Matejovičová, J., Krajčovičová, J.: Vplyv opatrení v rámci projektu LIFE-IP Malopolska na kvalitu ovzdušia na Slovensku / Príspevok na konferencii Ochrana ovzdušia, 2018.