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An online coupled Lagrangian particle dispersion model for COSMO

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aus Sicht von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung und ich präsentiere ich hier einen Lacoste Partikel des verseuchten der anders was sich im Rahmen einer Masterarbeit entwickelt haben unter der Leitung von Volker und das ist die Hotels armen gekoppelt an das Wettervorhersagen der Cosmo was das Vorhersagemodell vom Deutschen Wetterdienst ist und leitet Einstieg ist frei was so
Partikelmodell überhaupt sein soll und was es für bereits interessanter Fall von relativ zusammen Problemstellungen im Erzgebirge und zwar derzeit der manchmal in den Städten die Seiten und Angestellten Erzgebirge an manchen Tagen des Jahres so weit die unangenehmen Gerüchen auf und auf der andern Seite des Erzgebirges kam es gibt es relativ viele Industrie Chemieindustrie und Kraftwerke Tagebauen und jetzt liegt die Vermutung nahe dass das irgendwie miteinander zusammenhängen könnte und was da gemacht wurde war zum Beispiel von 3 tollen berechnet also die Luftmassen die sich mit dem mittleren werden von 3 solcher Chemiewerke der nach Norden bewegen und in diesen 3 tollen sieht man das Treffen von Seiten die kommen nicht mehr in jeder Form und der neue Ansatz dafür ist eine versiegeltes Versions wurde was ich hier machen ist über rechnen nicht einen Artikel 3 tolle mit dem mittleren Band sollen wir rechnen ganz viele in diesem Bild sind jetzt pro Start .punkt 3000 3 Tore simuliert wurde und diese Trajektorien bewegen sich nicht nur mit der mittleren Strömungen sondern auch mit einer turbulenten Verschiebungen und was noch wichtiger ist dazu zu sagen dass wenn ich jetzt von Partikeln spreche als fertige Modelle betrachten wir hier so etwas wie ein gefräßiger sein ein sehr kleines Volumen von Luft was sich unabhängig von einander nur Volumen durch die Atmosphäre bewegen kann
und was Sie dazu brauchen ist natürlich erwähnt werden dass das Transportmedium und ja wir zerlegen den Wind in einem mittleren Bild und in einen turbulenten Anteil und der Transport mit dem mittleren wegen des vom Wettervorhersagen Modell relativ einfach vorgegeben dass der wird auf den Gitterpunkten das Gittermodell ist berechnet und das große Problem der Turbulenzen sind denn der ist irgendwo in der es so es gerade irgendwo zwischen den Gitterpunkten des Wetter Modells und der kann nicht direkt berechnet werden also dafür brauchen wir um eine Annäherung und die turbulente Verschiebung zu bekommen in der Horizontalen in die Vertikale im Vatikan geht dass genauso nur dass sie noch zu beachten ist dass das vertikal geht der wesentlich feiner strukturiertes das es geht aber wir reden hier von Peter geht der Legende von irgendwas um die 2 bis 3 Kilometer und in der Vertikalen denn seine sind in der unteren Schichten nur 5 oder 10 Meter und dann in der höheren Atmosphäre bis zu 100 Meter Digital Stern aber die horizontale Skala ist in den Wettervorhersagen den wesentlich größer als die vertikale Skala aber auch eine ist gibt es so eine so so Subnetz gallige Turbulenzen die von den ich aufgelöst werden und ich möchte aber zunächst auf die Verschiebung mit der mit dem mittleren und
eingehende also die mittlere Trajektorien und das ist ein entscheidender Punkt weil die der Hauptteil der Bewegung in dem Partikelmodell wird durch den mittleren den verursacht und daher ist es notwendig eine sehr genaue mittlere 3 zu berechnen und dafür nutzen wir das Petersen Schema das ist ein Schema und im 1. Schritt wird einfach eine ein einfacher und der Fortschritt gemacht und mit der mit dem Wind über dem mittleren sind eine neue Position für den Artikel zu berechnen und dann wird dieser wird der Wind einen neuen Positionen genutzt um eine bessere Approximation zu machen und das wiederholen wir ein paar Mal und dann kommt man auf einen relativ genaue Flugbahn von dieser mittleren Partikel 3 teuer und das ist hier in dieser Grafik dargestellt also ich hier sind 4 3 2 1 zeigt die rote ist mit einer international mit den einfachen aller Schritt gerechnet denn wie wäre es mit einer zu dessen Integration und damit rein und mit 10 Wiederholungen dieses Schemas und interessant dabei ist dass vor allem das eine 2. Aktion ein vollkommen falsches Ergebnis liefern also wird es an der Stelle auch gar keinen Sinn machen jetzt hier noch eine turbulente fertige Bewegungen dazu zu berechnen weil schneller in die Mitte der Flugbahn versprechen dass es im des Landes ist das 3 und finde dazu im Grunde kein Unterschiede aufweisen darum nutzen wir jetzt fertigen und den Vertreter Aktionen die mit 3 Tore zu berechnen und kommt damit auf einen guten Wert und nun ist die große Frage
wie kann es zu diesem turbulenten einzahlen und dafür nutzen die die langen Gleichung und die besteht aus 2 Teilen die in der 1. Teil ist einfach die Idee wenn das passiert in eine Richtung fliegt jetzt in den turbulenten sind dann ist es sehr wahrscheinlich dass im nächsten Zeitschritt immer noch dieselbe Bewegungsrichtung hat darum steckt in diesem 1. Teil ein Gedächtnistraining Vivaldi die turbulente Energie zu meinen Zeitschrift bevor ich mich befinde und der 2. Teil davon ist ein für die Idee und das in einem getakteten System zu simulieren lassen die Partikel einfachen springen der nämlich die eine Zufallszahl und mit dieser Zufallszahl verschieben wir den Artikel in eine zufällige Richtung das Ganze muss natürlich noch skaliert werden über diese Faktoren A und B die in das alles ist einfach eine kleine Produktionsfunktionen diese Funktion beschreibt wie stark der Wind zu meinen aktuellen Zeitschrift mit dem Wind zu den vorherigen Zeitschritt zusammenhängt und das wird dieser Zusammenhang hat eine charakteristische Zeitskala die hier mit abgekürzt ist und das ist eine wichtige Größe die wir die wir suchen müssen um den turbulenten zu berechnen und deren Anteil ist dieses Signal ob das Sigma OS die Varianz des mittleren wenden und ja dass diese Varianz eskaliert und Gründe wie stark die die Abweichung vom mittleren fällt es uns gerne damit wie stark die zufällige Verschiebungen sein soll ja das ganze können wir dann so einsetzen bekommen dann eine Gleichung für den turbulenten sind und mit dieser Art in diesen turbulenten sind ja machen wir dann auch toller Schritt einfach Geschwindigkeit Zeit um eine Weglänge zu bekommen dass dann die zufällige Verschiebung in die Richtung die wir nutzen aber die große Frage ist jetzt wie kommen wir zu dieser Zeit Skala die wir suchen müssen und zu der Varianz des Windes und dafür brauchen ist dieser Krebs gallige Informationen und war und dafür nutzen wir die
Turbulenzparameterisierungen unseres unseres werden oder im Kosovo ist die dass sie die Turbulenzparameterisierung auf der Theke er also der turbulenten kinetischen Energie das ist die kinetische Energie die die Turbulenzen innerhalb der Gitterzellen hat und die Formel für die sollte vieles vertraut sein weil das ist im Grunde die wirklich klassische Gleichung für die kinetische Energie nur ohne die Masse weil wir über die kinetische Energie die turbulente kinetische Energie immer pro Masseneinheit betrachtet wird aber Truppeneinheiten mal Geschwindigkeit des Vertrags und ebenfalls bekannt ist dass diese Formulierung also der mittlere turbulenter unterdessen ist dass das immer wieder die Varianz der Geschwindigkeit ist und und um diese gleich zu kombinieren braucht man nur solche Wichtungsfaktoren die welche Faktoren die wir in der benutzen stammen von Panizzas Weltall aus 94 und diese Faktoren nicht nun die Anteile der Tiger eher also an dass dieser Faktor nicht in welche Richtung die Kläger ehe des Modells ist am stärksten wirken soll und da wir uns in einer konsistenten finden also einen ein Koordinatensystem was in die Bewegungsrichtung des Artikels ausgerichtet ist ist natürlich auch die an die der Anteil in die fragwürdiges richtungweisenden brutal am größten dass auch noch von der atmosphärischen Schichtung abhängig wie diese Parameter verteilt sind und wenn sie es nicht vertraut sind mit der atmosphärischen Schichtung ist es auch nicht weiter schlimm das einzige was sie zu beachten dass es macht einen Unterschied für die Partikel Bewegung auf uns einen heißen Sommertag mit viel Thermik befinden oder an einem kalten Wintertag im Jahr und der 2. unter brauchen ist die Zeitskala die Zeitskala können wir über die Varianz Geschwindigkeit berechnen und über ein anderes Produkt der Turbulenzparameterisierung was die was die Diffusionskoeffizienten sind mehr darüber kommen wir auf unsere Zeit galt und nun möchte ich als Abschluss eines Vertrags noch einer kleinen
Feierstunde zeigen mit ein paar Bilder was man entsprechend hat die das ist derselbe fallen die schon zu Beginn gezeigt nur diesmal für verschiedene Startzeiten zu jeder Startzeit starten 1003 tollen und wir sehen eine starke Verteilung Ausbreitung und dadurch dass sie über jeden einzelnen Artikel zu jeder Zeit wissen wo sich der Artikel befindet können wir auch anfangen das irgendwie zu viel zu sagen oder zu mir das anzuschauen was wir möchten und welches Ziel Kreis und seine eingesetzt ein 2 Kilometer Radius um die Stadt und wir können dadurch dass wir die komplette Informationen haben zu jedem Zeitpunkt und auch nur die 3 tollen betrachten die tatsächlich unser Ziel treffen ein anderes Produkt das wir mit diesem patzig oder erzeugen können ist eine Partikelkonzentration dass dabei wird einfach die Partikelanzahl pro Gitterzelle des Modells ausgezählt und ja dann kommt man auf einen kurzen Rationen Artikel pro Box die wir uns anschauen können also eine Art 3 tollen Dichter und ja dann können wir schöne Verteilungen sollen uns anschauen und intensiv studieren
wollen und was wir ebenfalls machen können ist das Ganze und sich anschauen im wieder weil wir die komplette Information haben die 3 tollen habe ich hier die Partikel überhalb dieses 2 Kilometer
alles über seine ausgezählt damit bekommen Informationen über die Höhenverteilung und wir können wiederum davon profitieren dass wir die 1 dass wir halt von Informationen haben und können es wieder für den verschiedenen Startpunkten und kommen in dieser Feierstunde zum Beispiel darauf dass im Grunde alle
Partikel die innerhalb des ZI Kreises über Seite zu finden waren von den Chemiewerk in mit den Aufstand der dann eine Kurzzusammenfassung macht also was ist gemacht habe in meiner Masterarbeit ist ich hat einen Artikel entwickelt auf Grundlage der Vorarbeiten zur 3 tolle Modellierung und was ich noch machen möchte ist ja das Ganze in einem sehr gut funktioniert Systemen zu meinen also wir haben ich habe Probleme mit schlechten Zeiten die sind zum Teil noch relativ lange Zeit Probleme mit großen Datenmengen bei der Output relativ groß ist und erweisen zugenommen habe möchte ich mich dass unser Kosmos CAD-Systemen vom Proporz noch mit integrieren so dass dort interessante Sachen Menschen werden können die der Position oder ähnliches ja und dann bin ich am Ende meines Vortrags und endet
Datenmodell
Computeranimation
Datenmodell
Formation <Mathematik>
Gradient
Trajektorie <Mathematik>
Computeranimation
Strömung
Informationsmodellierung
Vertikale
Einheit <Mathematik>
Trajektorie <Mathematik>
Gitterpunkt
Meter
Version <Informatik>
Tor <Netzwerk>
Volumen
Horizontale
Partikelsystem
Gittermodell
Geschwindigkeit
Faktorisierung
Zusammenhang <Mathematik>
Punkt
Aktion <Informatik>
Position
Signal
E-Funktion
Nummerung
Trajektorie <Mathematik>
Gleichung
Computeranimation
Richtung
Zufallszahlen
Zufallszahlen
Energie
Zahlenbereich
Trajektorie <Mathematik>
Tor <Netzwerk>
Information
VIVALDI <Programm>
Markov-Kette
Varianz
Geschwindigkeit
Diffusionskoeffizient
Radius
Kreis
Parametersystem
Algebraisch abgeschlossener Körper
Faktorisierung
Datenmodell
Varianz
Nummerung
Gleichung
Computeranimation
Richtung
Turbulenztheorie
Informationsmodellierung
Kinetische Energie
Energiedichte
Information
Verträglichkeit <Mathematik>
Wahrscheinlichkeitsverteilung
Partikelsystem
Ereignishorizont
Varianz
Koordinaten
Benutzerprofil
Information
Partikelsystem
Computeranimation
Physikalisches System
Kreisfläche
Position
Desintegration <Mathematik>
Raum-Zeit
Datenmodell
Vorlesung/Konferenz
Partikelsystem
Systems <München>
Rechenbuch
Computeranimation

Metadaten

Formale Metadaten

Titel An online coupled Lagrangian particle dispersion model for COSMO
Serientitel The Leibniz "Mathematical Modeling and Simulation" (MMS) Days 2017
Autor Faust, Matthias
Mitwirkende Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)
Weierstrass Institute for Applied Analysis and Stochastics (WIAS)
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung - keine Bearbeitung 3.0 Deutschland:
Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt in unveränderter Form zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen.
DOI 10.5446/21900
Herausgeber Technische Informationsbibliothek (TIB)
Erscheinungsjahr 2017
Sprache Deutsch
Produktionsjahr 2017
Produktionsort Hannover

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Informatik
Abstract Lagrangian particle dispersion models (LPDM) are a well-known method for modeling exhaust gas distributions and similar problems. Open accessible LPDM's, e.g., the FLEXPART model are designed for meso-scale simulations and work offline coupled with the coarse frequented output data of any numerical weather prediction model. But the central issue there is that high resolution simulations of small scale phenomena need a high frequency input of meteorological data fields to work accuracy, which can directly be provided by an online coupled model system. Based on the COSMO trajectory module the model LAPASI was developed that integrates an online coupled Lagrangian particle transport into the default COSMO version. It supports any kind of simulation that are possible with the COSMO including idealized cases and can handle a couple Million particles with individual start times, start locations and dry depositions velocities. Thus, LAPASI is a useful extension for COSMO and a necessary addition to the previously existing LPDM's.

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