Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/1146
Title: Measurement and development of mathematical model for dry deposition of ozone and sulfur dioxide
Other Titles: การวัดและการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการเกาะตัวแบบแห้งของไลโซและซัลเฟอร์ไดออกไซด์
Authors: Sarit Chotchakornpant
Advisors: Prasert Pavasant
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
Advisor's Email: prasert.p@chula.ac.th
Subjects: Ozone--Drying
Sulphur dioxide--Drying
Issue Date: 2001
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: The aims of this work were to conduct an experiment for the measurement of dry deposition velocity of ozone and sulfur dioxide, and to develop a corresponding mathematical model for this process. Three areas in Japan with different types of land used were selected as modeled study: (i) agricultural area, (ii) pine forest and (iii) city (urban) area. In agricultural area, the dry deposition velocities of both ozone and sulfur dioxide in bean fields were higher than in wheat fields. This was because the dry deposition velocity was found to depend linearly on Leaf Area Index (LAI), and LAI was larger in the bean than in the wheat cropping areas. In addition, measurement revealed that dry deposition velocity was independent of wind speed and air temperature, but depended on solar radiation and canopy conductance. The relationship between dry deposition velocity and solar radiation was best described by a logarithmic function, whilst a linear function wasfor the dependency of dry deposition velocity and canopy conductance. The empirical model was found to give good estimates of dry deposition velocity with approximately 30 to 40% deviation from measurement compared with 90-150% from the Wesely model. A modified Wesely model (with correlation coefficient) was found to give a slightly better results than the Wesely model (with 30-80% error), but still could not give the same level of accuracy as the empirical model. The complicated mechanisms of chemical and biochemical reactions were believed to be the main factors that prevented accurate measurement of dry deposition velocity in the pine forest. In this area, some pollutants could emit to atmosphere instead of deposit onto the earth surface. This caused a variation in the ground-level concentrations of pollutants and made the measurement of the dry deposition velocity difficult. However, the relationship between dry deposition velocity and canopy conductance in certain periods of summer time, where weather conditions were relatively stable, could still be established. The associated errors from the Wesely model in predicting ozone deposition velocity was found to be quite high, 50-350%. The introduction of correlation coefficients into the Wesely model could bring the error down to 40-50% in summer period (June-July). In the case of sulfur dioxide, it was not possible to establish any dry deposition velocity model. The study in the city area focused only on dry deposition velocity of ozone. No mathematical relationships between the dry deposition velocity and meteorological factors in any form could be formulated. Therefore the empirical model could not be established. The modified Wesely model with appropriate correlation coefficients were found to give good estimates of dry deposition velocity during summer season.
Other Abstract: งานวิจัยนี้ศึกษาเกี่ยวกับการวัดและการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการเกาะตัวแบบแห้งของโอโซนและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ โดยทำการเก็บตัวอย่างในประเทศญี่ปุ่น ซึ่งแบ่งพื้นที่ศึกษาออกเป็น 3 พื้นที่ได้แก่ (ก) เขตพื้นที่เกษตรกรรม (ข) เขตพื้นที่ป่าสน และ (ค) เขตชุมชนเมือง โดยในเขตพื้นที่เกษตรกรรมพบว่า ความเร็วในการเกาะตัวแบบแห้งของทั้งสองก๊าซนี้จะมีค่ามากในบริเวณไร่ถั่วเหลือง และมีค่าน้อยกว่าในบริเวณไร่ข้าวสาลี ทั้งนี้เนื่องจากถั่วเหลืองเป็นพืชที่ให้ค่าปริมาณพื้นที่ใบไม้ต่อพื้นที่การเพาะปลูกสูงกว่าข้าวสาลี และความเร็วในการเกาะตัวจะแปรผันเป็นเส้นตรงกับปริมาณพื้นที่ใบไม้ต่อพื้นที่การเพาะปลูก (leaf area index) นอกจากนี้ยังพบว่าค่าความเร็วในการเกาะตัวแบบแห้งจะไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วลมและอุณหภูมิของสภาพอากาศในบริเวณแหล่งเพาะปลูก แต่จะขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ (solar radiation) โดยมีความสัมพันธ์แบบลอกกาลิทึม และขึ้นอยู่กับความสามารถในการเคลื่อนที่ของก๊าซภายใต้ชั้นของต้นไม้ (canopy conductance) โดยมีความสัมพันธ์เป็นเส้นตรง ซึ่งความเร็วในการเกาะตัวของก๊าซมลพิษเหล่านี้สามารถอธิบายได้ดีโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์แบบเอมพิริคัล (Empirical Model) ที่มีตัวแปรต้นเป็นสภาวะทางอุตุนิยมวิทยา และปริมาณพื้นที่ใบไม้ต่อพื้นที่ผิวดิน และมีค่าความผิดพลาดในช่วง 30-40% ซึ่งเป็นค่าที่น้อยกว่าการใช้แบบจำลองของ Wesely ซึ่งมีค่าความผิดพลาดระหว่าง 90-150% ซึ่งแม้ว่าจะทำการปรับเปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์ของค่าความต้านทานต่างๆ ในแบบจำลองของ Wesely (modified Wesely model) แล้วความผิดพลาดก็ยังมีค่าอยู่ในช่วง 30-80% ซึ่งมากกว่าค่าความผิดพลาดจากแบบจำลองแบบเอมพิริคัล การศึกษาในเขตพื้นที่ป่าสนพบว่ากลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมีและชีวเคมีที่ซับซ้อนภายในป่าสนทำให้ไม่สามารถสร้างความสัมพันธ์แบบเอมพริคัลระหว่างตัวแปรทางด้านอุตุนิยมวิทยากับความเร็วในการเกาะตัวของก๊าซมลพิษได้ โดยในบางครั้งพบว่าปฏิกิริยาเหล่านี้ก่อให้เกิดการปลดปล่อยก๊าซมลพิษแทนที่การเกาะตัวแบบแห้ง และสำหรับในช่วงฤดูร้อนที่ไม่มีความผันแปรสภาพบรรยากาศมากนักเท่านั้นที่พบว่าสามารถสร้างความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์กับความสามารถในการเคลื่อนที่ของก๊าซโอโซนภายใต้ชั้นของต้นไม้มีลักษณะในรูปเชิงเส้นได้ และเมื่อใช้แบบจำลองทางคณิศาสตร์ของ Wesely สำหรับการเกาะตัวแบบแห้งของโอโซนพบว่าจะให้ค่าความผิดพลาดสูงถึงประมาณ 50-350% แต่เมื่อมีการปรับเปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์ของค่าความต้านทางต่างๆ ในแบบจำลองของ Wesely พบว่าสามารถหาค่าสัมประสิทธิ์ ของค่าความต้านทานที่เหมาะสมในช่วงเดือนมิถุนายนและกรกฎาคม (ฤดูร้อน) ได้ และมีค่าความผิดพลาดต่ำในช่วง 40-50% ซึ่งสามารถนำไปใช้ในพื้นที่จริงได้ แต่สำหรับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะไม่สามารถสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการอธิบายการเกาะตัวแบบแห้งได้เลย เขตพื้นที่เมืองเป็นการศึกษาเฉพาะในส่วนของการเกาะตัวแบบแห้งของโอโวนเท่านั้นพบว่าไม่สามารถสร้างความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ในรูปใด ๆ ระหว่างค่าความเร็วของการเกาะตัวแบบแห้งกับตัวแปรทางอุตุนิยมวิทยาได้ซึ่งทำให้ไม่สามารถสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์แบบเอมฟิริคัลส่วนการประมาณค่าความเร็วของการเกาะตัวแบบแห้งโดยใช้แบบจำลองของ Wesely ที่มีการปรับค่าสัมประสิทธิ์ของค่าความต้านทานที่เหมาะสมจะทำให้สามารถประมาณค่าความเร็วในการเกาะตัวแบบแห้งในช่วงฤดูร้อนได้
Description: Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2001
Degree Name: Master of Engineering
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Chemical Engineering
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/1146
ISBN: 9740309461
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Sarit.pdf2.83 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.