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Enregistrement W4252458888 · doi:10.5194/acp-2021-343

Evaluating the Impact of Storage-and-Release on Aircraft-based Mass-Balance Methodology Using a Regional Air Quality Model

2021· preprint· en· W4252458888 sur OpenAlexafffund
Sepehr Fathi, Mark Gordon, Paul A. Makar, Ayodeji Akingunola, Andrea Darlington, John Liggio, Katherine Hayden, Shao‐Meng Li

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueVehicle emissions and performance
Établissements canadiensYork UniversityEnvironment and Climate Change Canada
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésAir quality indexEnvironmental scienceMeteorologyA priori and a posterioriSampling (signal processing)Emission inventoryDaytimeAtmospheric sciencesRemote sensingComputer scienceGeographyGeology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. We investigate the potential for aircraft-based top-down emission rate retrieval over- and under-estimation using a regional chemical transport model, the Global Environmental Multiscale-Modeling Air-Quality and CHemistry (GEM-MACH). In our investigations we consider the application of the mass-balance approach in the Top-down Emission Rate Retrieval Algorithm (TERRA). Aircraft-based mass-balance retrieval methodologies such as TERRA require relatively constant meteorological conditions and source emission rates to reliably estimate emission rates from aircraft observations. Avoiding cases where meteorology and emission rates change significantly is one means of reducing emissions retrieval uncertainty, and quantitative metrics that may be used for retrieval accuracy estimation are therefore desirable. Using these metrics has the potential to greatly improve emission rate retrieval accuracy. Here, we investigate the impact of meteorological variability on mass-balance emission rate retrieval accuracy by using model simulated fields as a proxy for real world chemical and meteorological fields, in which virtual aircraft sampling of the GEM-MACH output was used for top-down mass balance estimates. We also explore the impact of upwind emissions from nearby sources on the accuracy of the retrieved emission rates. This approach allows the state of the atmosphere used for top-down estimates to be characterized in time and 3D space; the input meteorology and emissions are “known”, and thus potential means for improving emission rate retrievals and determining the factors affecting retrieval accuracy may be investigated. We found that emissions retrieval accuracy is correlated with three key quantitative criteria, evaluated a priori from forecasts and/or from observations during the sampling period: (1) changes to the atmospheric stability (described as the change in gradient Richardson number), (2) variations in the direction of transport, as a result of plume vertical motion and in the presence of vertical wind shear, and (3) the combined effect of the upwind to downwind concentration ratio and the upwind to downwind concentration standard deviations. We show here that cases where these criteria indicate high temporal variability and/or high upwind emissions can result in “Storage-and-Release” events within the sampled region (control volume), which decrease emission rate retrieval accuracy. Storage-and-release events may contribute the bulk of mass-balance emission rate retrieval under- and over-estimates, ranging in the tests carried out here from −25 % to 24 % of the known (input) emissions, with a median of −2 %. Our analysis also includes two cases with unsuitable meteorological conditions and/or significant upwind emissions to demonstrate conditions which may result in severe storage, which in turn cause emission rate underestimates by the mass-balance approach. We also introduce a flight strategy whereby the emission rate retrieval under- and over-estimates associated with storage-and-release are greatly reduced (to −14 % to +5 % respectively, relative to the magnitude of the known emissions). We recommend repeat flights over a given facility in order to measure and account for the factors associated with storage-and-release events – to estimate the temporal trends in the evolution of the system during the flight/sampling time, and partially correct for the effects of meteorological variability and upwind emissions. Our analysis allows the increased costs associated with longer flight times to be weighed against quantitatively reduced uncertainty in the emission rate estimates.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,052
Score d'incertitude au seuil0,104

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,291
Tête enseignante GPT0,453
Écart entre enseignants0,162 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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