АДАПТАЦІЯ ВЕБ-СЕРВІСУ ПРОГНОЗУВАННЯ ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ ДЛЯ РОБОТИ НА ПЛАТФОРМІ ХМАРНИХ ОБЧИСЛЕНЬ УКРАЇНСЬКОЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ ГРІД-ІНФРАСТРУКТУРИ
DOI:
https://doi.org/10.15407/scine17.01.078Ключові слова:
забруднення повітря, атмосферна дисперсія, вебсистеми, хмарні обчислення.Анотація
Вступ. Моделювання забруднення повітря є потужним інструментом, який дозволяє розробляти обґрунтовані рішення щодо зниження ризиків, спричинених викидами в атмосферу забруднюючих речовин.
Проблематика. Інфраструктури хмарних обчислень надають нові можливості щодо використання вебсистем прогнозування забруднень атмосфери. Реалізація цих можливостей потребує змін архітектури існуючих систем.
Мета роботи. Адаптація вебсервісу прогнозування розповсюдження атмосферного забруднення в Україні для використання на платформі хмарних обчислень Української національної Грід-інфраструктури.
Матеріали й методи. Для дослідження обрано архітектуру вебклієнт – вебсервер – хмарні обчислення. Обчислення моделі здійснено у хмарній інфраструктурі, тоді як клієнтська і серверна частини функціонують на окремих комп'ютерах.
Результати. Розроблений сервіс дозволяє виконувати прогноз забруднення повітря для будь-якої точки на території України для більш ніж тридцяти речовин, зокрема й хлору, аміаку, сірководню тощо. Прогноз виконується з використанням даних системи чисельного прогнозування погоди WRF-Україна і візуалізується за допомогою вебінтерфейсу. Можливості розробленої системи було продемонстровано на прикладі моделювання забруднення повітря у вересні 2019 року у частині Києва, яка знаходиться у зоні впливу сміттєспалювального заводу «Енергія». Проаналізовано сумарні оцінки викидів толуолу від сміттєспалювального заводу та від пожежі на несанкціонованому полігоні відходів, розташованому в декількох кілометрах від Києва. Викиди від пожежі могли призвести до значного додаткового забруднення атмосфери досліджуваного регіону. Довірчий інтервал максимальної концентрації забруднення на той період оцінюється від 0,7 до 2,1 мг·м-3, що перевищує нормативні значення (0,6 мг·м-3).
Висновки. Розроблену систему можна використовувати в установах, відповідальних за оперативне реагування на екологічні аварії.
Посилання
Kadaverugu, R., Sharma, A., Matli, C., Biniwale, R. (2019). High Resolution Urban Air Quality Modeling by Coupling CFD and Mesoscale Models: a Review. Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences, 55, 539-556. https://doi.org/10.1007/s13143-019-00110-3
Shavrina, A. V., Sosonkin, M. G., Veles, A. A., Nochvay, V. I., Blum, O. B. (2008). Integrated Modeling Of Surface And Tropospheric Ozone For Kiev City. In Simulation and Assessment of Chemical Processes in a Multiphase Environment (Eds. I. Barnes, M. M. Kharytonov). NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. Springer, Dordrecht. P. 345-356. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8846-9_26
Johnson, A. L., Abramson, M. J., Dennekamp, M., Williamson, G. J., Guo, Y. (2020). Particulate matter modelling techniques for epidemiological studies of open biomass fire smoke exposure: a review. Air Quality Atmosphere and Health, 13, 35-75. https://doi.org/10.1007/s11869-019-00771-z
Ma, S., Zhang, X., Gao, C., Tong, Q., Xiu, A., Zhao, H., Zhang, S. (2019). Simulating Performance of CHIMERE on a Late Autumnal Dust Storm over Northern China. Sustainability, 11, 1074. https://doi.org/10.3390/su11041074
Kim, G., Lee, M.-I., Lee, S., Choi, S.-D., Kim, S.-J., Song, C.-K. (2020). Numerical Modeling for the Accidental Dispersion of Hazardous Air Pollutants in the Urban Metropolitan Area. Atmosphere, 11, 477. https://doi.org/10.3390/atmos11050477
Kovalets, I. V., Romanenko, O., Synkevich, R. (2020). Adaptation of the RODOS system for analysis of possible sources of Ru-106 detected in 2017. Journal of Environmental Radioactivity, 220-221C, 106302. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106302
Rolph, G., Stein, A., Stunder, B. (2017). Real-time Environmental Applications and Display sYstem: READY. Environmental Modelling & Software, 95, 210-228. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2017.06.025
Kovalets, I. V., Maistrenko, S. Y., Khalchenkov, A. V., Zagreba, T. A., Khurtsilava, K. V., Anulich, S. N., Bespalov, V. P., Udovenko, O. I. (2017). Povitrya web-based software system for operational forecasting of atmospheric pollution after manmade accidents in Ukraine. Science and innovation, 13(6), 11-22. https://doi.org/10.15407/scin13.06.013
Scire, J. S., Strimaitis, D. G., Yamartino, R. J. (2000). A user's guide for the CALPUFF dispersion model (Version 5). USA, Concord: Earth Tech, Inc.
Skamarock, W. C., Klemp, J. B., Dudhia, J., Gill, D. O., Barker, D. M., Duda, M. G., Xiang-Yu, H., Wang, W., Powers, J. G. (2008). A description of the advanced research WRF version 3. NCAR Technical Note NCAR/TN-475+STR. USA, Boulder: National Center for Atmospheric Research.
Kovalets, I. V., Khalchenkov, O. V., Polonsky, O. O. (2019). Using the WRF-Ukraine system for forecasting agrometeorological conditions. Mathematical Machines and Systems, 1, 36-48 [in Ukrainian].
Zynovyev, M., Svistunov, S., Sudakov, O., Boyko, Y. (2007). Ukrainian Grid Infrastructure: Practical Experience. 4th IEEE Workshop on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications. (6-8 Sept. 2007, Dortmund, Germany). Dortmund: IEEE. P. 165-169. https://doi.org/10.1109/IDAACS.2007.4488397
Mell, P., Grance, T. (2011). The NIST Definition of Cloud Computing. Special Publication, 800-145. USA, Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology. URL: https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/Legacy/SP/nistspecialpublication800-145.pdf (Last accessed: 28.05.2019).
Barclay, J. (2019). CALPUFF model, history and current status - part 1. Air Quality and Climate Change, 53(1), 8-9. URL: https://www.olores.org/en/techniques/dispersion-modelling/869-calpuff-model-history-and-current-status-part-1 (Last accessed: 28.05.2019).
SRTM3 Eurasia. URL: https://dds.cr.usgs.gov/srtm/version2_1/SRTM3/Eurasia/ (Last accessed: 28.05.2019).
Land-use USGS_LCI. URL: https://data.mint.isi.edu/files/raw-data/land-use/USGS_LCI/ (Last accessed: 28.05.2019).
Residents of the left-bank part of Kiev suffer from the stench at night. URL: http://kievvlast.com.ua/news/zhiteli-levoberezhnoj-chasti-kieva-zadyhayutsya-ot-voni-po-nocham (Last accessed: 28.05.2019).
Bezruk, Z. D., Porev, V. (2013). Study of the emission concentrations surface incinerator "Energy". Problems of Mechanical Engineering, 16(6), 37-42 [in Ukrainian].
Nammari, D. R., Hogland, W., Marques, M., Nimmermark, S., Moutavtchi, V. (2004). Emissions from a controlled fire in municipal solid waste bales. Waste Management, 24(1), 9-18. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2003.08.003
Air Quality Guidelines for Europe (2nd Edition). WHO Regional Publications, European Series, No. 91. Copenhagen, Denmark: World Health Organization Regional Office for Europe, 2000.
##submission.additionalFiles##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Iван Ковалець, Світлана Майстренко , Олександр Халченков , Олександр Полонський , Тарас Донцов-Загреба , Констянтин Хурцилава , Олег Удовенко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
