Vertical diffusion of pollutants in the atmospheric boundary layer

Abstract

An atmospheric diffusion model is used to study the main features of vertical distribution of pollutants released from a continuous point source at different heights in a thermally stratified atmospheric boundary layer. The model is based on the two-dimensional advection-diffusion-deposition equation, with vertical profiles of wind and eddy diffusivity for the atmospheric boundary layer. The formulation permits studying the influence of surface roughness, atmospheric stability, mixing depth and source height on concentration distributions. Numerical simulations of atmospheric diffusion experiments are done. From the two-dimensional concentration fields, different para-meters are calculated in terms of the second, third and fourth order statistical moments which characterize vertical distributions of material. The computed values are satisfactorily compared with those evaluated from observational data. The vertical dispersion coefficient (second order moment root mean square) is also compared with those proposed by other authors.

Se utiliza un modelo de difusión atmosférica para analizar las características principales de la distribución vertical de contaminantes emitidos en forma continua, desde diferentes alturas, en una capa límite atmosférica térmicamente estratificada. El modelo se basa en la ecuación bidimensional de advección-difusión-depósito, con perfiles verticales del viento y la difusividad turbulenta válidos para la capa límite atmosférica. La formulación permite analizar la influencia de la rugosidad del terreno, la estabilidad atmosférica y las alturas de la capa de mezcla y de la emisión de contaminantes sobre las distribuciones de la concentración. Se realiza la simulación numérica de experimentos de difusión atmosférica y a partir de los campos bidimensionales de concentración obtenidos, se calculan diferentes parámetros en función de momentos estadísticos de segundo, tercero y cuarto orden, para caracterizar las distribuciones verticales del material. Los valores hallados se comparan satisfactoriamente con los resultantes de los datos observacionales. El coeficiente de dispersión vertical (raíz cuadrada del momento de segundo orden), se compara además con los propuestos por otros autores.