Razvoj i primjena združenoga atmosfersko-kemijskoga modelskoga sustava na području Hrvatske

disertacija

• Naslov (engleski): Development and application of the coupled atmospheric-chemistry modelling system over the Republic of Croatia
• Autor: Goran Gašparac https://orcid.org/0000-0001-9651-7140
• Mentor: Amela Jeričević (mentor)
• Mentor: Branko Grisogono (komentor)
• Član povjerenstva: Željko Večenaj (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Branko Grisogono (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Ivan Güttler (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Zvjezdana Bencetić-Klaić (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Prirodoslovno-matematički fakultet; (Geofizički odsjek); Zagreb
• Datum i država obrane: 2020-12-17, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Geofizika; Meteorologija s klimatologijom
• Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC): 55 - Geologija. Meteorologija. Hidrologija

Sažetak

Doktorski rad rezultat je istraživanja primjene regionalnih atmosfersko-kemijskih modela na područje Hrvatske s verifikacijom rezultata koja je provedena na temelju raspoloživih pozadinskih mjerenja lebdećih čestica, prizemnih meteoroloških parametara, radiosondažnih podataka te mjerenja s mjernih stupova na području Europe s posebnim fokusom na statički stabilne atmosferske uvjete u atmosferi. Ostvareni su sljedeći izvorni znanstveni doprinosi:
- Prvi puta se provodi znanstveno istraživanje i objavljuju rezultati u značajnim znanstvenim časopisima o primjeni i razvoju združenog atmosfersko-kemijskog modelskog sustava WRFChem na područje Hrvatske s fokusom na PM, izrazito kompleksne smjese različitih spojeva s prepoznatim značajem kroz utjecaj na ljudsko zdravlje i stanje okoliša u cjelini. Također, prvi je puta dana sustavna i sveobuhvatna usporedna validacija i evaluacija dva najčešće korištena atmosfersko-kemijska modelska sustava na području Europe (EMEP i WRF-Chem).
- Rad doprinosi novim spoznajama o karakteristikama modela u primjeni na statički stabilne uvjete atmosfere. Takvi uvjeti su bitni za istraživanje jer doprinose akumulaciji onečišćujućih tvari u zraku, pojavi povišenih mjerenih vrijednosti koncentracija PM-a i prekoračenju propisanih kritičnih vrijednosti koncentracija.
- Validacija modela korisna je za širu znanstvenu zajednicu jer je provedena na velikom skupu mjerenja sa mjernih postaja diljem Europe, grupiranih po visini s ciljem ispitivanja prostorne varijabilnosti onečišćenja te provjere fizikalnih i dinamičkih svojstava modela.
- Istraživanje kemijskih i meteoroloških mehanizama koji doprinose povećanju koncentracija lebdećih čestica omogućuju bolje razumijevanje specifičnih meteoroloških situacija kada se javljaju povećane koncentracije onečišćujućih tvari u zraku te daju potrebne informacije o uzrocima prekomjernih onečišćenja lebdećim česticama u zraku.
- Detaljne analize osiguravaju potrebne informacije o združenim kompleksnim modelskim sustavima koje mogu pomoći u daljnjem razvijanju numeričkih modela i njihove primjene na konkretne probleme kvalitete zraka te općenito u upravljanju kvalitetom zraka.

Sažetak (engleski)

(Short summary from Extended abstract)
The application of regional-scale air quality models is an important tool in air quality assessment and management. For this reason, the understanding of model abilities and performances is mandatory. The main objective of this research was to investigate the spatial and temporal variability of background particulate matter (PM) concentrations, to evaluate the regional air quality model performance in simulating PM concentrations during statically stable atmospheric conditions and to investigate processes that contribute to regionally increased PM concentrations. The focus of this research is on Republic of Croatia and consequently, on Eastern and Central Europe. The domain of research encompassed almost entire Europe in order to include all sources in vicinity of country that could contribute to possible transboundary pollution and to analyze model on significant amount of background air quality and meteorological stations. The temporal and spatial variability of observed particulate matter (PM) was analysed at 320 rural background stations in Europe during 2011. Two different regional air quality modelling systems (offline coupled EMEP and online coupled Weather Research and ForecastChem) were applied to simulate the transport of pollutants and to further investigate the processes that contributed to increased concentrations during identified high pollution episodes in relative vicinity of Croatia. Background PM measurements from rural background stations and wind speed, surface pressure and ambient temperature data from 920 meteorological stations across Europe, classified according to the elevation, were used for the evaluation of individual model performance. Among the „sea-level“ stations (at altitudes up to 200 m), the best model performance, in terms of meteorology and chemistry, was found for both models. The underestimated modelled PM concentrations in some cases indicated the importance of accurate assessment of regional air pollution transport under statically stable atmospheric conditions and the necessity of further model improvements.

• Ključne riječi: Regionalni modeli; WRF-Chem; EMEP; PM10; onečišćenje zraka; pozadinske mjerne postaje kvalitete zraka; evaluacija modela; statički stabilni uvjeti; prekogranični transport; emisije onečišćujućih tvari; baze emisijskih podataka
• Ključne riječi (engleski): Regional models; WRF-Chem; EMEP; PM10; air pollution; rural background stations; model evaluation; statically stable conditions; transboundary pollution; emission inventory
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:823000
• Datum promocije: 2021
• Studijski program: Naziv: Fizika; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: poslijediplomski doktorski; Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje fizika (dr. sc.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Opseg: str. 105 ; 30 cm
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2021-03-16 09:57:23