Для цитирования:
Shnaider I. A., Kushnikov V. A., Bogomolov A. S. Simulation modeling of atmospheric pollutant dispersion considering dry deposition and the influence of liquid atmospheric precipitation [Шнайдер И. А., Кушников В. А., Богомолов А. С. Имитационное моделирование распространения атмосферного загрязнителя с учетом сухого осаждения и влияния жидких осадков] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2025. Т. 25, вып. 4. С. 589-599. DOI: 10.18500/1816-9791-2025-25-4-589-599, EDN: WFWDIR
Simulation modeling of atmospheric pollutant dispersion considering dry deposition and the influence of liquid atmospheric precipitation
[Имитационное моделирование распространения атмосферного загрязнителя с учетом сухого осаждения и влияния жидких осадков]
В статье представлены результаты разработки математической модели для компьютерного моделирования распространения атмосферных загрязнителей с учетом сухого осаждения и влияния жидких атмосферных осадков. Разработка базируется на известных математических моделях Гаусса и Эрмака. В нашей модели для учета обозначенных факторов в случае наблюдаемых атмосферных осадков уравнение распространения шлейфа получает новый множитель. Это коэффициент увеличения концентрации, пропорционального увеличению массы шлейфа загрязнителя под воздействием жидких осадков, определяемый из уравнения Кельвина и закона Рауля. Разработанная модель реализована в виде программного комплекса, использующего данные об известных источниках выбросов, метеорологические условия и результаты мониторинга концентраций загрязняющих веществ в определенных точках промышленной территории. Проведены расчеты и сравнительная оценка точности предлагаемой модели. Показано, что учет сухого осаждения и влияния осадков позволяет более точно моделировать динамику распространения поллютантов на рассматриваемых данных.
- Lee J., Lee S., Son H. A., Yi W. Development of PUFF-Gaussian dispersion model for the prediction of atmospheric distribution of particle concentration. Scientific Reports, 2021, vol. 11, art. 6456. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-021-86039-y
- Ermak D. L. An analytical model for air pollutant transport and deposition from a point source. Atmospheric Environment, 1977, vol. 11, iss. 3, pp. 231–237. DOI: https://doi.org/10.1016/0004-6981(77)90140-8
- Stockie J. M. The mathematics of atmospheric dispersion modeling. SIAM Review, 2011, vol. 53, iss. 2, pp. 349–372. DOI: https://doi.org/10.1137/10080991X
- Alam B., Soppi R. N., Feiz A.-A., Ngae P., Chpoun A., Kumar P. CFD simulation of pollutant dispersion using anisotropic models: Application to an urban like environment under neutral and stable atmospheric conditions. Atmospheric Environment, 2024, vol. 318, art. 120263. DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2023.120263
- Lin C., Ooka R., Jia H., Parente A., Kikumoto H. Eulerian RANS simulation of pollutant dispersion in atmospheric boundary layer considering anisotropic and near-source diffusivity behavior. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2025, vol. 258, art. 106036. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jweia.2025.106036
- Fuchs M. D., Gebler S., Lorke A. The droplet and atmospheric dispersion drift (DAD-drift) model – A modular approach for estimating spray drift at the landscape scale. Environmental Research, 2025, vol. 271, art. 121104. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envres.2025.121104
- Chaloupecká H., Nevrlý V., Martiníkova B., Suchánek J., Dostál M., Wild J., Dobeš P., Barabášová M., Jaňour Z. Physical modeling for emergency planning support: Gas dispersion simulations in urban and rural areas. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2025, vol. 94, art. 105571. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2025.105571
- Lumet E., Rochoux M. C., Jaravel T., Lacroix S. Uncertainty-aware surrogate modeling for urban air pollutant dispersion prediction. Building and Environment, 2025, vol. 267, pt. C, art. 112287. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2024.112287
- Krassas A., Renda S. M., Mijorski S., de Villiers E., Capra S. Evaluating numerical models for the prediction of pollutant dispersion over Tokyo’s Polytechnic University campus. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2024, vol. 251, art. 105789. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jweia.2024.105789
- Pariyar S., Lamichhane B. P., Kafle J. A time fractional advection-diffusion approach to air pollution: Modeling and analyzing pollutant dispersion dynamics. Partial Differential Equations in Applied Mathematics, 2025, vol. 14, art. 101149. DOI: https://doi.org/10.1016/j.padiff.2025.101149
- Jiao H., Takemi T. Using large eddy simulation to investigate pollutant dispersion over stepped roofs. Building and Environment, 2025, vol. 274, art. 112704. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2025.112704
- Affad E., Saadeddine S., Assou M., Sbaibi A. Effect of the relative humidity on an industrial plume behavior. Global NEST Journal, 2006, vol. 8, iss. 3, pp. 297–305. DOI: https://doi.org/10.30955/gnj.000294
- Jacobson M. Z. Fundamentals of atmospheric modeling. 2nd ed. Cambridge University Press, 2005. 813 p. DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9781139165389
- Connolly P. Air quality. Lecture notes for the course EART60101, The University of Manchester. Available at: https://personalpages.manchester.ac.uk/staff/paul.connolly/teaching/eart... (accessed May 1, 2025).
- Shnaider I., Bogomolov A., Lapkovsky R., Kushnikova E. An approach to locating unknown sources of increased air emissions. 2023 16th International Conference Management of large-scale system development (MLSD), 2023, pp. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1109/MLSD58227.2023.10303966
- Beychok M. R. Error propagation in stack gas dispersion models. National Environmental Journal, 1996, vol. 6, iss. 1, pp. 33–37.
- 240 просмотров