مدخلات النموذج

في الدرس السابق، ذكرنا أن نموذج AERMOD هو نموذج حتمي (Deterministic Model) يعتمد على نهج لاغرانج (Lagrangian) ويستخدم دالة غاوس (Gaussian function).

في الاتجاه الأفقي، يستخدم نموذج AERMOD نهج لاغرانج، مما يتيح له محاكاة حركة جزيئات الملوثات أثناء انتقالها عبر الغلاف الجوي مع حساب تأثيرات سرعة الرياح، اتجاهها، والانتشار الأفقي.

أما في الاتجاه الرأسي، يستخدم AERMOD نموذج عمود غاوس في الحالة الثابتة، وهو نهج أويلري. هذا النهج يحسب تركيزات الملوثات عند نقاط ثابتة في الفضاء مع الأخذ في الاعتبار عوامل أخرى مثل الاستقرار الجوي (atmospheric stability) والاضطرابات الجوية (turbulence)، والتي سنتناول شرحها قريبًا.

وإن شاء الله سأقوم بكتابة مقال لشرح هذا الجزء بشكل أكثر تفصيلًا، لأنه سيحتاج إلى صور لشرح المعادلات، لذا سيكون المقال بصيغة أكثر تفصيلًا من مجرد منشور.

وبالعودة إلى الدرس السابق، قلنا أن النموذج الحتمي يعتمد على معادلة أو دالة رياضية، وأي معادلة رياضية تحتاج إلى مدخلات لنتمكن من حساب المخرجات المطلوبة. وفي حالة نموذج AERMOD، نحتاج إلى ثلاثة مدخلات رئيسية:

1. بيانات الأرصاد الجوية
2. التضاريس
3. بيانات مصادر التلوث

نقطة مهمة هنا هي أن كل المدخلات يجب أن تكون بالصيغة التي يستطيع نموذج AERMOD التعامل معها. ماذا يعني هذا؟ على سبيل المثال، بيانات الأرصاد الجوية تأتي من محطات الرصد، وهذه المحطات لا تسجل البيانات بنفس الطريقة أو الترتيب أو حتى الصيغة. لذا، يجب تحويل أي صيغة من بيانات الأرصاد الجوية إلى الصيغة التي يقبلها AERMOD. لهذا الغرض، تم تطوير معالجات لبيانات الأرصاد الجوية أو برامج مساعدة مثل (AERMET، MIXHGT، MPRM، PCRAMMET، STAR). هذه المعالجات تعيد تنسيق ملفات الأرصاد الجوية من محطات الرصد المختلفة لتكون جاهزة كمدخلات للنمذجة. وفي حالة نموذج AERMOD، سنستخدم معالج AERMET.

الآن دعونا نتحدث قليلاً عن الأرصاد الجوية. محطات الأرصاد الجوية مهمة جدًا في دراسة الطقس والمناخ، ولا يمكن إجراء نمذجة لتشتت الانبعاثات بدون بيانات أرصاد جوية. تنقسم هذه المحطات إلى نوعين رئيسيين: محطات الأرصاد السطحية ومحطات الأرصاد الجوية العليا.

1. محطات الأرصاد السطحية: هذه المحطات تجمع بيانات الطقس من على سطح الأرض. البيانات تشمل درجات الحرارة، الضغط الجوي، الرطوبة، سرعة واتجاه الرياح، وكمية الأمطار أو الثلج. في مصر، هناك أكثر من 100 محطة رصد.
2. محطات الأرصاد الجوية العليا: هذه المحطات تجمع البيانات من الغلاف الجوي العلوي، وتوفر معلومات حيوية عن الظروف الجوية على ارتفاعات مختلفة. وهي عبارة عن بالونات تحمل أدوات قياس لقياس درجة الحرارة، الرطوبة، والضغط الجوي على ارتفاعات عالية، بالإضافة إلى جهاز إرسال يرسل بيانات القياس إلى محطة أرضية. في مصر، يوجد تقريبًا 7 محطات.

خلال الدورة إن شاء الله، ستتعلم خطوات تحميل بيانات الأرصاد الجوية من أكثر من 40,000 محطة رصد حول العالم، يعود تاريخ تسجيلها إلى سنة 1901، من خوادم مشروع NCDC (National Climatic Data Center) التابع لـ NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)، وهو واحد من أهم المشاريع المتخصصة في جمع وتخزين وتحليل البيانات المناخية والجوية في العالم.