Loading...

Impacts of Urban Design on Air Pollution Case Study of Tehran

Daneshpajooh, Nooshin | 2021

430 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 55079 (09)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Civil Engineering
  6. Advisor(s): Arhami, Mohammad
  7. Abstract:
  8. This study aims to investigate the effects of urban design and development on Tehran's air quality in calm conditions. Known strategies such as bright roofs and facades, urban development, and modification of the building density are in the focus. The WRF model coupled with Single-Layer Urban Canopy and Building Effects Parametrization canopy schemes were used to predict weather parameters. SMOKE and CMAQ models computed the concentration of pollutants in the city. Urban canopy schemes had correlation coefficients and an index of accordance of about 0.9 and the mean bias was lower than 2. Wind prediction had a lower correlation. The BEP scheme reduced the mean bias for temperature and improved wind and concentration prediction.In the urban development scenario, land use of a non-urban part of Tehran had changed to urban and the emission of particulate pollutants and CO in that area increased by 41% and 34%, respectively. The mentioned changes, alter the energetic and radiative properties of the urban surface. The temperature has increased by 1.8 °C and the wind speed has decreased by 44%. Although the concentration of pollutants increased on some days, the average concentrations of CO and PM2.5 decreased by 6.4% and 6.5%, respectively.An increase in surface reflectivity, decreased the average temperature and wind speed of the city by 0.2 °C and ~20%, respectively. These changes led to a reduction in mixing layer height and an increase in NO2 and PM2.5 average concentration by 51.7% and 23.4%. Increasing the NOx concentration led to a decrease in O3 concentration by 48.1%.The effect of decreased building density is less. The prevalence of northern local currents during the day led to a reduction of the pollutants concentration in the northeastern part of the city. The average concentration of NO2 and PM2.5 increased to 1.1% and 5.1%, respectively, and the concentration of O3 decreased by 14.4%.
  9. Keywords:
  10. Air Pollution ; Tehran ; Community Multiscale Air Quality Modeling System (CMAQ) ; Weather Research and Forecasting (WRF)Modeling System ; Urban Canopy Model ; Urban Structure

 Digital Object List

 Bookmark

  • فهرست جدول‌ها
  • فهرست شکلها
  • فهرست علائم و اختصارات
  • فصل1 : مقدمه و بیان مسئله
    • 1-1 لزوم و اهمیت موضوع
    • 1-2 ضرورت و بیان مسئله
    • 1-3 اهداف
    • 1-4 نوآوریها
    • 1-5 فرضیات
    • 1-6 رویکرد
    • 1-7 محتوای رساله
  • فصل2 مرور مطالعات پیشین
    • 2-1 مطالعات انجام شده در زمینه اثر توسعه شهرها بر کیفیت هوا
    • 2-2 مطالعات انجام شده در زمینه مدلسازی معکوس و اصلاح سیاهه انتشار
    • 2-3 مطالعات انجام شده در ایران
    • 2-4 جمع بندی
  • فصل3 مبانی نظری
    • 3-1 توسعه شهری
    • 3-2 آب و هوای شهر
      • 3-2-1 لایه مرزی شهری
      • 3-2-2 جزایر حرارتی شهری
      • 3-2-3 سیستم جریان باد کوهستانی
    • 3-3 کیفیت هوای شهر
      • 3-3-1 مونوکسید کربن
      • 3-3-2 ازون و NOx
      • 3-3-3 ذرات معلق
    • 3-4 انواع مدلسازی آلودگی هوا
      • 3-4-1 مدل لاگرانژی
      • 3-4-2 مدل اویلری
    • 3-5 مدل WRF
      • 3-5-1 بخشهای اصلی مدل WRF
        • 3-5-1-1 سیستم پیش پردازنده WPS
        • 3-5-1-2 سیستم پردازش WRF-ARW
        • 3-5-1-3 سیستم پس پردازنده
    • 3-6 مدلسازی لایه سایبان شهری در مدل WRF
      • 3-6-1 مدل سطح زمین
        • 3-6-1-1 جریان آب خاک
        • 3-6-1-2 پارامترهای هیدرولیکی خاک
        • 3-6-1-3 جذب آب ریشه
        • 3-6-1-4 موازنه انرژی سطحی
        • 3-6-1-5 شار حرارتی خاک
        • 3-6-1-6 پارمتریزه کردن حرارت خاک
        • 3-6-1-7 پارامتریزه کردن طول زبری
        • 3-6-1-8 مراحل و ساختار اصلی برنامه
      • 3-6-2 مدل سایبان شهری SLUCM
      • 3-6-3 مدل سایبان شهری BEP
        • 3-6-3-1 اثرات سطح شهر بر جریان هوا
        • 3-6-3-2 محاسبه ترم‌های شهری
        • 3-6-3-3 اصلاح مقیاس طول آشفته
      • 3-6-4 ارتباط مدل تاج شهری با مدل مقیاس مزو
    • 3-7 مدل SMOKE
      • 3-7-1 فهرست انتشارات
        • 3-7-1-1 منابع گسترده
        • 3-7-1-2 منابع متحرک جاده‌ای
        • 3-7-1-3 منابع نقطه‌ای
        • 3-7-1-4 منابع طبیعی
      • 3-7-2 تخصیص زمانی
      • 3-7-3 گونه پردازی شیمیایی
      • 3-7-4 تخصیص مکانی
      • 3-7-5 برنامههای اصلی مدل SMOKE
    • 3-8 مدل CMAQ
      • 3-8-1 پردازنده شرایط اولیه ICON
      • 3-8-2 پردازنده شرایط مرزی BCON
      • 3-8-3 پردازنده نرخ تجزیه در آسمان صاف JPROC:
      • 3-8-4 پردازنده رابط هواشناسی-شیمی MCIP
      • 3-8-5 پردازنده شیمی- انتقال CCTM
    • 3-9 مدلسازی معکوس و اصلاح سیاهه انتشار
    • 3-10 مدل FLEXPART
  • فصل4 روش پژوهش
    • 4-1 مقدمه
    • 4-2 موقعیت مکانی و شبکه‌بندی
    • 4-3 بازه زمانی
    • 4-4 ایستگاه‌های زمینی جهت مقایسه با نتایج
      • 4-4-1 ایستگاه‌های هواشناسی
      • 4-4-2 ایستگاه‌های سنجش آلاینده
    • 4-5 داده‌های ورودی
      • 4-5-1 داده‌های مدل هواشناسی
      • 4-5-2 داده‌های انتشارات
    • 4-6 فرآیند مدل‌سازی هواشناسی در WRF
      • 4-6-1 تنظیمات WPS
      • 4-6-2 تنظیمات WRF-ARW
        • 4-6-2-1 کنترل زمانی
        • 4-6-2-2 دامنه
        • 4-6-2-3 پارامترهای فیزیک
        • 4-6-2-4 پارامترهای دينامیکی
      • 4-6-3 تنظیمات برای اجرای مدل سایبان شهری
        • 4-6-3-1 استخراج پارامترهای مدل سایبان شهری
        • 4-6-3-2 تنظیم نیم لیست برای اجرای مدل سایبان شهری
    • 4-7 فرآیند مدل‌سازی انتشارات در SMOKE
      • 4-7-1 تخصیص مکانی
      • 4-7-2 تخصیص زمانی
      • 4-7-3 گونه‌پردازی شیمیایی
    • 4-8 فرآیند مدل‌سازی شیمی و انتقال آلاینده‌ها
    • 4-9 مدلسازی معکوس
    • 4-10 سناریوهای بررسی اثر ساختار شهری
      • 4-10-1 تغییرات لازم برای اعمال سناریو
  • فصل5 نتایج و بحث
    • 5-1 –مقدمه
    • 5-2 اصلاح سیاهه انتشار
      • 5-2-1 سیاهه انتشار حمل و نقل
      • 5-2-2 سیاهه انتشار صنعت
      • 5-2-3 سیاهه انتشار انرژی
      • 5-2-4 مدلسازی معکوس
      • 5-2-5 نتایج بررسی سیاهه انتشار
    • 5-3 بررسی نتایج مدلسازی هواشناسی
    • 5-4 بررسی نتایج مدلسازی آلودگی هوا
    • 5-5 بررسی اثرات ناحیه شهری
      • 5-5-1 شرایط هواشناسی
      • 5-5-2 کیفیت هوا
      • 5-5-3 اثر جریانات محلی بر کیفیت هوا
      • 5-5-4 جمع بندی
    • 5-6 اثر مدیریت شهری بر کیفیت هوا
      • 5-6-1 سناریو توسعه فضای شهری
      • 5-6-2 سناریوهای تغییر بافت شهری
      • 5-6-3 جمع بندی
    • 5-7 خطا و منابع ایجاد
  • فصل6 جمع بندی و ارائه پیشنهادها
    • 6-1 جمع بندی
    • 6-2 پیشنهادها
  • منابع یا مراجع
  • پیوست1 : نیم لیست WPS
  • پیوست2 : نیم لیست WRF
  • پیوست3 : کاربری زمین USGS
  • پیوست4 : طبقه بندی خودروها و ضرایب بوتلر
  • پیوست5 : گونه‌بندی
...see more