uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Coupling of the Weather Research and Forecasting model (WRF) with the Community Multiscale Air Qualitymodel (CMAQ), and analysing the forecasted ozone and nitrogendioxide concentrations
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences, LUVAL.
2007 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Air quality forecasts are of great value since several pollutants in our environment effect both human health, global climate, vegetation, crop yields, animals, materials and acidification of forests and lakes. Air-quality forecasts help to make people aware of the presence and the quantity of pollutants, and give them a chance to protect themselves, their business and the Earth. Many different air-quality models are in daily use all over the world, providing citizens with forecasts of air quality and warnings of unhealthy air quality if recommended highest concentrations are exceeded.

This study adapts the WRF meteorological model (Weather research and Forecasting model) to be a driver of the CMAQ air-quality model (models-3 Community Multiscale Air Quality model). Forecasts of ozone and nitrogen dioxide concentrations from this coupled WRF/CMAQ modelling system are tested against observed data during a four-day period in May, 2006. The Lower Fraser Valley study area is a fertile valley surrounded by mountain chains in southwest British Columbia, Canada. The valley stretches from the Pacific coast eastwards towards the Rocky Mountains. This valley hosts more than 2 million people and it is west Canada’s fastest growing region. The Lower Fraser Valley holds a big city, Vancouver, several suburbs, numerous industries and a widespread agricultural production.

During the analysed four-day period in May, a synoptic high-pressure built over the region, favoring high concentrations of pollutants as ozone and nitrogen dioxide. The created WRF/CMAQ model forecasted an acceptable magnitude of nitrogen dioxide but the daily variations are not recreated properly by the model. The WRF/CMAQ model forecasts the daily variation of ozone in a satisfying way, but the forecasted concentrations are overestimated by between 20 and 30 ppb throughout the study.

Factors that could contribute to the elevated ozone concentrations were investigated, and it was found that the weather forecasting model WRF was not generating fully reliable meteorological values, which in turn hurt the air-quality forecasts. As the WRF model usually is a good weather forecasting model, the short spin-up time for the model could be a probable cause for its poor performance.

Abstract [sv]

Prognoser över luftkvaliteten är mycket värdefulla, då flera luftföroreningar i vår närmiljö påverkar människans hälsa, det globala klimatet, vegetation, djur, material och bidrar till försurning av skog och vattendrag. Luftkvalitetsprognoser gör människan mer medveten om närvaron av luftföroreningar och i vilken mängd de finns. De ger människan en chans att vidta skyddsåtgärder för att skydda sig själv, sitt eventuella levebröd, och Jorden. Många olika luftkvalitetsmodeller används idag dagligdags över hela världen och förser invånare med prognoser för luftkvaliteten och varningar om koncentrationerna av föroreningar överstiger rekommenderade värden. I denna studie används väderprognosmodellen WRF (Weather Research and Forecasting model) för att driva luftkvalitetsmodellen CMAQ (models-3 Community Multiscale Air Quality model). Prognoser av ozon- och kvävedioxidhalterna i luften från den kopplade WRF/CMAQ modellen analyseras mot observerade data under en fyra dagars period i maj, 2006. Studieområdet Lower Fraser Valley är en bördig dalgång som är omgiven av bergskedjor i sydvästra British Columbia, Kanada. Dalen sträcker sig från Stilla havskusten och österut mot Klippiga bergen. I denna dalgång bor mer än 2 miljoner människor och det är västra Kanadas snabbast växande region. Lower Fraser Valley rymmer en storstad, Vancouver, flera förorter, många industrier och även stora jordbruksområden. Den fyra dagars period i maj som analyseras karaktäriseras av ett högtrycksbetonat synoptiskt väderläge med lokala variationer, vilka tillsammans är gynnsamma för att uppmäta höga koncentrationer av luftföroreningar som ozon och kvävedioxid. Den skapade WRF/CMAQ modellen prognostiserar godtagbar magnitud hos kvävedioxid men den dagliga variationen återskapas inte av modellen. Modellen prognostiserar den dagliga variationen av ozonkoncentration på ett tillfredsställande sätt, men storleksmässigt ligger koncentrationerna en faktor 20-30 ppb för högt rakt av under hela studien. Kringliggande faktorer som kan påverka koncentrationen ozon studeras närmare och det framkommer att den meteorologiska prognosmodellen WRF inte genererar fullt tillförlitliga värden för en rättvisande luftkvalitetsprognos. Då WRF modellen vanligtvis är en bra prognosmodell kan den korta initialiseringstiden för modellen vara en trolig orsak till dess otillräckliga prestation.

Place, publisher, year, edition, pages
2007.
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 137
Keyword [en]
air quality modelling, WRF, CMAQ, forecasts of ozone and nitrogen dioxide concentrations
National Category
Meteorology and Atmospheric Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-303924OAI: oai:DiVA.org:uu-303924DiVA: diva2:974603
Subject / course
Meteorology
Available from: 2016-10-04 Created: 2016-09-27 Last updated: 2016-10-06Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2849 kB)45 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2849 kBChecksum SHA-512
065f16c14769694206acfdaaab6d68e9664be76c10e47cd7c0996c2c3e1c9a23f84e0a9258c7adc3ddd0c5aaf578b6cd9c68bd0d0d7da0ae9137d54a17252343
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
LUVAL
Meteorology and Atmospheric Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 45 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 405 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf