Neste trabalho é realizada uma comparação preliminar entre as modelagens Lagrangeana e Euleriana para descrever o transporte turbulento de poluentes dentro da Camada Limite Planetária (CLP). O modelo Lagrangeano é baseado na forma tridimensional da equação de Langevin para a velocidade aleatória. O modelo Euleriano analítico é baseado na discretização da CLP em N subcamadas, onde em cada uma das subcamadas a solução é obtida pela técnica de transformada de Laplace. O modelo Euleriano numérico é composto por um conjunto de equações unidimensionais dependentes do tempo, onde os termos advectivos são resolvidos usando um método baseado em uma interpolação cúbica enquanto um esquema de Crank-Nicholson implícito é utilizado para os termos difusivos. Os modelos utilizam uma parametrização da turbulência que considera um modelo do espectro de turbulência, o qual é considerado como uma superposição dos efeitos térmico e mecânico do campo turbulento. Concentrações observadas ao nível da superfície em um experimento de dispersão são utilizadas para avaliar as simulações.

In this article is carried out a comparison between Lagrangian and Eulerian modelling of the turbulent transport of pollutants within the Planetary Boundary Layer (PBL). The Lagrangian model is based on a three-dimensional form of the Langevin equation for the random velocity. The Eulerian analytical model is based on a discretization of the PBL in N sub-layers; in each of the sub-layers the advection-diffusion equation is solved by the Laplace transform technique. In the Eulerian numerical model the advective terms are solved using the cubic spline method while a Crank-Nicholson scheme is used for the diffusive terms. The models use a turbulence parameterization that considers a spectrum model, which is given by a linear superposition of the buoyancy and mechanical effects. Observed ground-level concentrations measured in a dispersion field experiment are used to evaluate the simulations.

Este trabalho descreve as propriedades estatísticas de uma Camada Limite Convectiva (CLC) e o transporte turbulento de um poluente inerte e passivo, emitido continuamente por uma fonte do tipo área localizada na superfície. As propriedades da CLC são simuladas numericamente com o modelo de simulação direta dos grandes turbilhões (LES). A determinação da condição de quase-equilíbrio realizada com base no parâmetro de estabilidade para a CLC mostrou-se equivalente ao procedimento padrão, que utiliza os valores da energia cinética turbulenta integrada na camada. A estrutura vertical da concentração do poluente, temperatura potencial, e dos respectivos fluxos turbulentos e variâncias estão de acordo com os prognósticos da teoria da similaridade para a camada de mistura. Os parâmetros de assimetria da flutuação de concentração do poluente e da velocidade vertical refletem o padrão assimétrico das estruturas na CLC e indicam a importância dos processos de entranhamento na limpeza da camada.

This work describes the statistical properties of a Convective Boundary Layer (CBL) and the associated turbulent transport of a passive and inert pollutant, continuously emitted in the atmosphere by an area-source on the surface. The CBL flow and properties are simulating with a Large Eddy Simulation (LES) model. To assure the development of a quasi-steady turbulent regime, both the stability parameter and the Turbulent Kinetic Energy (TKE) criteria were applied to LES with similar results. The vertical structure of the pollutant concentration, potential temperature associated with vertical turbulent fluxes and variances are consistent with the mixed layer similarity predictions. Both the pollutant concentration and the vertical wind skewness fluctuations are associated with the updrafts and downdrafts distributions, emphasizing the importance of the entrainment in the cleaning of the CBL.

Um modelo Euleriano e um de partículas Lagrangeano são usados para estudar a dispersão de um contaminante liberado por uma fonte de altura baixa na Camada Limite Estável. O modelo Euleriano é baseado na solução da equação de difusão-advecção, utilizando-se a técnica da transformada de Laplace. O modelo Lagrangeano é baseado na forma generalizada da equação de Langevin. Os parâmetros turbulentos são determinados de acordo com duas parametrizações capazes de gerar valores contínuos em todas as condições de estabilidade e alturas na Camada Limite Planetária. Índices estatísticos foram calculados para comparar valores de concentração ao nível da superfície previstos e observados. De acordo com a análise estatística, as concentrações previstas concordam bem com as concentrações observadas.

An Eulerian model and a Lagrangian particle model are used to study the dispersion of a contaminant released from a low height source in the Stable Boundary Layer (SBL). The Eulerian model is based on the solution of the advection-diffusion equation by the Laplace transform technique. The Lagrangian model is based on a generalized form of the Langevin equation. Turbulence inputs are parameterised according to two procedures capable of generating continuous values in all stability conditions and in all heights of Planetary Boundary Layer (PBL). Statistical indices were calculated to compare the predicted and observed values of ground-level concentration. According to the statistical analysis, predicted concentration values agree well with the observed ones.