Verktygslådan CLAIR integrerar beräkningsmodeller för utsläpp och spridning av luftföroreningar, databaser för mätningar och modelldata, samt verktyg för exponeringsberäkningar, data-assimilering, statistisk bearbetning med mera. CLAIR möjliggör nationell kartläggning av luftföroreningar i Sverige med högre detaljeringsgrad än tidigare. Kartläggning av luftföroreningar, konsistent med Sveriges officiella utsläppsstatistik och som löpande kan utvärderas mot samtliga mätningar av luftföroreningar i Sverige, bidrar till svenskt luftvårdsarbete på ett kvalitetssäkrat och kostnadseffektivt sätt.
CLAIR har utvecklats sedan 2017 och utgör grunden för en rad olika luftmiljöapplikationer på SMHI, såsom för det nationella modellsystemet SIMAIR, vilket årligen används av kommuner och myndigheter i Sverige för att beräkna huruvida miljökvalitetsnormer för luftföroreningar överskrids. CLAIR används också inom forskning, till exempel för beräkning av exponering vid bostadsadresser för att i samarbete med epidemiologer undersöka samband mellan exponering och olika hälsoeffekter.
Emissionsberäkningar
Emissioner av luftföroreningar beräknas i CLAIR utifrån omfattande utsläppsinventeringar. Källtyper som beskrivs i CLAIR databaser är punktkällor, vägkällor och ytkällor (som raster eller polygoner). Så långt som möjligt beskrivs källor individuellt, till exempel vägar och större punktkällor. För diffusa utsläpp, eller för källor där information om källans exakta läge saknas, beskrivs utsläppen som ytkällor.
Emissionsberäkningar kan göras årsvis eller timvis. För spridningsmodellering görs beräkningar främst timvis. Det finns då även möjlighet att ta hänsyn till meteorologiska förhållanden, som till exempel påverkar källspecifika lastberoenden för fjärrvärmeanläggningar och uppvirvling av vägdamm. Uppvirvling av vägdamm är en betydande källa till partiklar i Sverige och beskrivs i CLAIR med modellen NORTRIP [1]. För avgasemissioner från trafik används emissionsfaktorer från HBEFA [6] tillsammans med detaljerad beskrivning av fordonsflottans sammansättning, det svenska vägnätet och hur trafiken varierar över tid.
Spridningsmodellering
Exempel på spridningsmodeller som integrerats i CLAIR är:
NG2M (Next Generation Gaussian Model): en vidareutveckling av SMHIs tidigare gaussiska spridningsmodell Dispersion [2]. Modellen är avsedd att beskriva inert spridning av föroreningar från ett obegränsat antal källor på avstånd upp till cirka 20 km. Samtliga källtyper som används i CLAIR stöds även av NG2M. Modellen beskriver meteorologiska förhållanden utifrån vind, temperatur och globalstrålning. Omvandling från NO till NO2 beskrivs enligt [3]. NG2M har optimerats för att tillåta storskalig kartläggning av halter. Exempel på detta är möjlighet att använda lokalt förfinade beräkningsnät, samt simultan beräkning av flera ämnen. För att beskriva spridning av luftföroreningar på längre avstånd än cirka 20 km används resultat från atmosfärskemiska spridningsmodeller såsom spridningsmodellen MATCH.
OSPM (Operational Street Pollution Model) [4] beskriver ett idealiserat gaturum. I CLAIR används denna modell för att beräkna föroreningshalter nere i gaturum, d.v.s. vägar med fasader på ena eller båda sidorna som påverkar vind och turbulens och orsakar förhöjda föroreningshalter. I CLAIR beräknas gaturumsbidrag genom upprepade beräkningar med OSPM, med och utan byggnader. Differensen mellan dessa beräkningar ger den ökning av halten som orsakas av byggnaderna. För beräkning av NO2 [3] krävs även beskrivning av halter av NO, NO2 och O3 i urban bakgrundsluft (motsvarande taknivå vid ett specifikt gaturum). Detta erhålls i CLAIR från en kopplad beräkning med NG2M.
Referenser
[1]: Denby, B. R., Sundvar, I., Johansson, C., Kauhaniemi, M., Härkönen, J., Kukkonen, J., Karppinen, A., Kangas, L., Omstadt, G., Ketzel, M., Massling, A., Pirjola, L., Norman, M., Gustafsson, M., Blomqvist, G., Bennet, C., Kupiainen, K., & Karvosenoja, N. (2012). NORTRIP model development and documentation - Non-exhaust road traffic induced particle emissionmodelling. (Version 7.3 ed.) Norwegian Institute for Air Research (NILU).
[2]: Omstedt, G., 2007: VEDAIR ett internetverktyg för bedömning av luftkvalitet vid småskalig biobränsleeldning, SMHI Rapport nr. 123.
[3]: Berkowicz R., Ketzel M., Løfstrom P., Rørdam Olsen H. NO2 chemistry-scheme in OSPM and other Danish models. National Environmental Research Institute, Aarhus University, March (2011).
[4]: Aarhus University: Description of the OSPM model
[5]: Segersson, D. (2021). Quantification of population exposure and health impacts associated with air pollution. Paper IV - Concentration of NOx in Sweden over three decades using dispersion modelling at local and regional scale. (PhD dissertation, Department of Environmental Science, Stockholm University).