MEMO model (wind-flow simulation)
एम. ई. एम. ओ. मॉडल (संस्करण 6.2) पवन-प्रवाह अनुकरण के लिए एक यूलरियन गैर-जलस्थैतिक पूर्वानुमानात्मक मेसोस्केल मॉडल है। इसे थिस्सलोनिकी के अरस्तू विश्वविद्यालय द्वारा कार्लस्रुहे विश्वविद्यालय के सहयोग से विकसित किया गया था। फोटोकेमिकल फैलाव मॉडल एम. ए. आर. एस. के साथ एम. ई. एम. ओ. मॉडल यूरोपीय ज़ूमिंग मॉडल (ई. जेड. एम.) के दो मुख्य मॉडल हैं। यह मॉडल स्थानीय से क्षेत्रीय पैमाने में वायुमंडलीय परिवहन घटनाओं का वर्णन करने के लिए डिज़ाइन किए गए मॉडल के परिवार से संबंधित है, जिसे अक्सर मेसोस्केल वायु प्रदूषण मॉडल के रूप में जाना जाता है। प्रारंभ में, ई. जेड. एम. को यूरोट्रैक उप-परियोजना ई. यू. एम. ए. सी. के ढांचे में चयनित यूरोपीय क्षेत्रों में प्रदूषकों के परिवहन और रासायनिक परिवर्तन के मॉडलिंग के लिए विकसित किया गया था और इसलिए इसे पहले ई. यू. एम. ए. सी. ज़ूमिंग मॉडल (यूरोट्रैक, 1992) कहा जाता था। ई. जेड. एम. यूरोप में सबसे अधिक बार लागू किए जाने वाले मेसोस्केल वायु प्रदूषण मॉडल प्रणालियों में से एक के रूप में विकसित हुआ है। यह पहले से ही ऊपरी राइन घाटी और बासेल, ग्राज़, बार्सिलोना, लिस्बन, मैड्रिड, मिलानो, लंदन, कोलोन, ल्योन, द हेग, एथेंस (मूसियोपोलोस, 1994; मूसियोपोलोस, 1995) और थेसालोनिकी के क्षेत्रों सहित विभिन्न यूरोपीय एयरशेड के लिए सफलतापूर्वक लागू किया जा चुका है। अधिक विवरण कहीं और पाए जाने हैं (मूसियोपोलोस 1989), (फ्लासक 1990), (मूसियोपोलोस एट अल। 1993)। मॉडल समीकरण पूर्वसूचक मेसोस्केल मॉडल एम. ई. एम. ओ. वायुमंडलीय सीमा परत की गतिशीलता का वर्णन करता है। वर्तमान मॉडल संस्करण में, हवा को असंतृप्त माना जाता है। मॉडल निरंतरता समीकरण, गति समीकरण और स्केलर के लिए कई परिवहन समीकरणों को हल करता है (जिसमें तापीय ऊर्जा समीकरण और, विकल्पों के रूप में, जल वाष्प के लिए परिवहन समीकरण, अशांत गतिज ऊर्जा और प्रदूषक सांद्रता शामिल हैं)। भूभाग-अनुसरण निर्देशांक में परिवर्तन मॉडल क्षेत्र की निचली सीमा जमीन के साथ मेल खाती है। भूभाग की असमरूपता के कारण, कार्टेशियन निर्देशांकों के संबंध में उस सीमा पर सीमा शर्तों को लागू करना संभव नहीं है। इसलिए, ऊर्ध्वाधर निर्देशांक का एक भूभाग-अनुसरण निर्देशांक में परिवर्तन किया जाता है। इसलिए, मूल रूप से अनियमित रूप से बंधे भौतिक क्षेत्र को इकाई घनों से युक्त एक पर मैप किया जाता है। समीकरण प्रणाली का संख्यात्मक समाधान विवेकीकृत समीकरणों को एक अस्थिर ग्रिड पर संख्यात्मक रूप से हल किया जाता है, अर्थात। स्केलर मात्राएँ, और वेग घटकों के दौरान कोशिका केंद्र में परिभाषित की जाती हैं, और उपयुक्त इंटरफेस के केंद्र में परिभाषित की जाती हैं। पूर्वानुमानात्मक समीकरणों का अस्थायी विवेकीकरण स्पष्ट द्वितीय क्रम एडम्स-बैशफोर्थ योजना पर आधारित है। एडम्स-बैशफोर्थ योजना से दो विचलन हैंः पहला मेसोस्केल दबाव गड़बड़ी के गैर-जलस्थैतिक भाग के अंतर्निहित उपचार को संदर्भित करता है। प्रवाह क्षेत्र के गैर-विचलन को सुनिश्चित करने के लिए, एक अण्डाकार समीकरण हल किया जाता है। दीर्घवृत्तीय समीकरण निरंतरता समीकरण से लिया गया है जिसमें वेग घटकों को के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है। चूंकि दीर्घवृत्तीय समीकरण निरंतरता समीकरण के असतत रूप और दबाव प्रवणता के असतत रूप से प्राप्त होता है, इसलिए रूढ़िवादिता की गारंटी है (फ्लासक और मूसियोपोलोस, 1988)। असतत दबाव समीकरण को एक सामान्यीकृत संयुग्म प्रवणता विधि के संयोजन में एक तेज दीर्घवृत्ताकार समाधानक के साथ संख्यात्मक रूप से हल किया जाता है। तेज अण्डाकार समाधानकर्ता क्षैतिज दिशाओं में तेज फूरियर विश्लेषण और ऊर्ध्वाधर दिशा में गॉसियन उन्मूलन (मूसियोपोलोस और फ्लासक, 1989) दोनों पर आधारित है। स्पष्ट उपचार से दूसरा विचलन ऊर्ध्वाधर दिशा में अशांत प्रसार से संबंधित है। इस शब्द के स्पष्ट उपचार के मामले में, स्थिरता की आवश्यकता के लिए समय वृद्धि को अस्वीकार्य रूप से कम करने की आवश्यकता हो सकती है। इससे बचने के लिए, ऊर्ध्वाधर अशांत प्रसार का इलाज दूसरे क्रम क्रैंक-निकोलसन विधि का उपयोग करके किया जाता है। सिद्धांत रूप में, एडवेक्टिव शब्दों की गणना किसी भी उपयुक्त एडवेक्शन योजना का उपयोग करके की जा सकती है। एमईएमओ के वर्तमान संस्करण में, एक 3डी द्वितीय-क्रम कुल-भिन्नता-ह्रास (टीवीडी) योजना लागू की गई है जो हार्टन (1986) द्वारा प्रस्तावित 1डी योजना पर आधारित है। यह संख्यात्मक प्रसार की एक उचित (लेकिन कोई नहीं) कमी प्राप्त करता है, समाधान स्केलर के परिमाण (परिवहनता को संरक्षित करने) से स्वतंत्र है। परिमाणीकरण अशांति और विकिरणशील स्थानांतरण सबसे महत्वपूर्ण भौतिक प्रक्रियाएं हैं जिन्हें एक पूर्वानुमानक मेसोस्केल मॉडल में मानकीकृत किया जाना है। एमईएमओ मॉडल में, विकिरणशील हस्तांतरण की गणना लंबी तरंग विकिरण के लिए उत्सर्जन विधि और लघु तरंग विकिरण के लिए एक अंतर्निहित बहुस्तरीय विधि (मूसियोपोलोस 1987) के आधार पर एक कुशल योजना के साथ की जाती है। प्रसार शब्दों को संबंधित प्रवाहों के विचलन के रूप में दर्शाया जा सकता है। अशांति मापदंडों के लिए, के-सिद्धांत लागू किया जाता है। एम. ई. एम. ओ. अशांति के मामले में या तो शून्य-, एक-या दो-समीकरण अशांति मॉडल के साथ इलाज किया जा सकता है। अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए एक-समीकरण मॉडल का उपयोग किया जाता है, जहां अशांत गतिज ऊर्जा के लिए एक संरक्षण समीकरण हल किया जाता है। प्रारंभिक और सीमा स्थितियाँ एम. ई. एम. ओ. में, आरंभीकरण उपयुक्त नैदानिक विधियों के साथ किया जाता हैः एक वस्तुनिष्ठ विश्लेषण मॉडल का उपयोग करके एक द्रव्यमान-सुसंगत प्रारंभिक पवन क्षेत्र तैयार किया जाता है और स्केलर क्षेत्रों को उपयुक्त अंतर्वेशन तकनीकों (कुंज, आर., 1991) का उपयोग करके आरंभ किया जाता है। नैदानिक विधियों को लागू करने के लिए आवश्यक डेटा या तो टिप्पणियों से या बड़े पैमाने पर अनुकरण से प्राप्त किया जा सकता है। हवा के वेग घटकों और सभी सीमाओं पर संभावित तापमान और दबाव के लिए उपयुक्त सीमा शर्तें लागू की जानी चाहिए। खुली सीमाओं पर, तथाकथित विकिरण स्थितियों (ओर्लांस्की 1976) के उपयोग से तरंग परावर्तन और विरूपण को कम किया जा सकता है। एमईएमओ मॉडल के साथ अब तक प्राप्त अनुभव के अनुसार, बड़े पैमाने पर पर्यावरणीय जानकारी की उपेक्षा के परिणामस्वरूप लंबे समय तक अनुकरण के मामले में अस्थिरता हो सकती है। मेसोस्केल दबाव विक्षोभ के गैर-जलस्थैतिक भाग के लिए, पार्श्व सीमाओं पर सजातीय न्यूमैन सीमा स्थितियों का उपयोग किया जाता है। इन स्थितियों के साथ, सीमा के लंबवत हवा का वेग घटक दबाव परिवर्तन से अप्रभावित रहता है। ऊपरी सीमा पर, क्षैतिज वेग घटकों और संभावित तापमान के लिए न्यूमैन सीमा शर्तें लागू की जाती हैं। गैर-परावर्तनशीलता सुनिश्चित करने के लिए, उस सीमा पर मेसोस्केल दबाव विक्षोभ के हाइड्रोस्टैटिक भाग के लिए एक विकिरण स्थिति का उपयोग किया जाता है। इसलिए, ऊर्ध्वाधर रूप से प्रसार करने वाली आंतरिक गुरुत्वाकर्षण तरंगों को कम्प्यूटेशनल डोमेन (क्लेम्प और डुरान 1983) छोड़ने की अनुमति है। मेसोस्केल दबाव विक्षोभ के गैर-जलस्थैतिक भाग के लिए, सजातीय अस्थिर डिरिचलेट स्थितियां लागू की जाती हैं। इस तथ्य से न्यायसंगत होने के कारण कि बड़ी ऊंचाइयों पर गैर-जलस्थैतिक प्रभाव नगण्य हैं, यह स्थिति आवश्यक है, यदि अन्य सभी सीमाओं पर न्यूमैन सीमा स्थितियों को देखते हुए दीर्घवृत्ताकार दबाव समीकरण की विलक्षणता से बचा जाना है। निचली सीमा जमीन के साथ मेल खाती है (या, अधिक सटीक रूप से, इसकी वायुगतिकीय खुरदरापन के अनुरूप जमीन से ऊपर की ऊंचाई)। मेसोस्केल दबाव विक्षोभ के गैर-जलस्थैतिक भाग के लिए, उस सीमा पर असमरूपी न्यूमैन स्थितियां लागू की जाती हैं। निचली सीमा पर अन्य सभी स्थितियां इस धारणा का पालन करती हैं कि-ओबुखोव समानता सिद्धांत मान्य है। एम. ई. एम. ओ. के भीतर एक तरफा संवादात्मक घोंसले की सुविधा संभव है। इस प्रकार, बढ़ते संकल्प के ग्रिड पर क्रमिक अनुकरण संभव हैं। इन अनुकरणों के दौरान, एक मोटे ग्रिड पर अनुप्रयोग के परिणामों का उपयोग महीन ग्रिड पर अनुप्रयोग के लिए सीमा शर्तों के रूप में किया जाता है (कुंज और मूसियोपोलोस, 1995)। ग्रिड परिभाषा शासी समीकरणों को एक अस्थिर ग्रिड पर संख्यात्मक रूप से हल किया जाता है। तापमान, दबाव, घनत्व और कोशिका आयतन के रूप में स्केलर मात्राओं को एक ग्रिड सेल और वेग घटकों के केंद्र में और उपयुक्त इंटरफेस के केंद्र में परिभाषित किया जाता है। अशांत फ्लक्स को विभिन्न स्थानों पर परिभाषित किया जाता हैः अपरूपण फ्लक्स को ग्रिड सेल के उपयुक्त किनारों के केंद्र में और स्केलर बिंदुओं पर सामान्य तनाव फ्लक्स को परिभाषित किया जाता है। इस परिभाषा के साथ, गति, द्रव्यमान, गर्मी और एक ग्रिड सेल के अशांत प्रवाह के बहिर्गामी प्रवाह आसन्न ग्रिड सेल के आने वाले प्रवाह के समान हैं। इसलिए संख्यात्मक विधि रूढ़िवादी है। स्थलाकृति और सतह का प्रकार एमईएमओ के साथ गणना के लिए, एक फाइल प्रदान की जानी चाहिए जिसमें प्रत्येक ग्रिड स्थान के लिए ओरोग्राफी ऊंचाई और सतह का प्रकार हो। निम्नलिखित सतह के प्रकारों को अलग किया जाता है और उन्हें प्रतिशत के रूप में संग्रहीत किया जाना चाहिएः पानी (प्रकारः 1) शुष्क भूमि (प्रकारः 2) कुछ वनस्पति (प्रकारः 3) कृषि भूमि (प्रकारः 4) वन (प्रकारः 5) उपनगरीय क्षेत्र (प्रकारः 6) शहरी क्षेत्र (प्रकारः 7) केवल सतह के प्रकार 1-6 को संग्रहीत करना होता है। प्रकार 7 100% और प्रकार 1-6 के योग के बीच का अंतर है। यदि सतह प्रकार का प्रतिशत 100% है, तो संख्या 10 लिखें और अन्य सभी सतह प्रकारों के लिए संख्या 99 लिखें। ऑरोग्राफी ऊंचाई मीटर में समुद्र तल से ऊपर प्रत्येक ग्रिड स्थान के लिए औसत ऊंचाई है। पूर्वानुमान मॉडल एमईएमओ तीन स्थानिक दिशाओं और समय में आंशिक विभेदक समीकरणों का एक समूह है। इन समीकरणों को हल करने के लिए, पूरे क्षेत्र में प्रारंभिक अवस्था और पार्श्व सीमाओं पर सभी प्रासंगिक मात्राओं के विकास के बारे में जानकारी की आवश्यकता होती है। प्रारंभिक अवस्था पूर्वानुमान मॉडल के लिए एक प्रारंभिक स्थिति उत्पन्न करने के लिए, एक नैदानिक मॉडल (कुंज, आर., 1991) को मापा तापमान और पवन डेटा का उपयोग करके लागू किया जाता है। दोनों डेटा इस प्रकार प्रदान किए जा सकते हैंः सतह माप अर्थात। एक स्थिर भौगोलिक स्थान पर (तापमान और हवा के वेग के लिए कम से कम एक ध्वनि के साथ) सतह के ऊपर सीधे एकल माप (आवश्यक नहीं) ऊपरी हवा की ध्वनि (यानी, विभिन्न ऊंचाइयों पर दो या दो से अधिक माप वाली ध्वनि) की आवश्यकता होती है। समय-निर्भर सीमा स्थितियाँ पार्श्व सीमाओं पर मात्राओं के बारे में जानकारी को सतह माप और ऊपरी वायु ध्वनि के रूप में ध्यान में रखा जा सकता है। इसलिए, एक प्रमुख शब्द और वह समय जब सीमा डेटा दिया जाता है, सीमा जानकारी के एक समूह के सामने होना चाहिए। घोंसले की सुविधा एम. ई. एम. ओ. में, एक तरफा संवादात्मक घोंसले की योजना लागू की गई है। इस घोंसले की योजना के साथ एक मोटे ग्रिड और एक ठीक ग्रिड अनुकरण को घोंसला बनाया जा सकता है। मोटे ग्रिड अनुकरण के दौरान, डेटा को प्रक्षेपित किया जाता है और एक फ़ाइल में लिखा जाता है। एक लगातार महीन ग्रिड अनुकरण इस डेटा का उपयोग पार्श्व सीमा मूल्यों के रूप में करता है। वायुमंडलीय फैलाव मॉडलिंग की ग्रंथ सूची भी देखें वायुमंडलीय फैलाव मॉडलिंग वायुमंडलीय फैलाव मॉडल की सूची वायु प्रदूषण फैलाव शब्दावली वायु फैलाव मॉडलिंग के लिए उपयोगी रूपांतरण और सूत्र संदर्भ EUROTRAC (1992), वार्षिक रिपोर्ट 1991, भाग 5। फ्लासक, टी. और मौसिओपोलोस, एन. 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