AERMOD

Tutorial para uso de AERMOD. Para mayor información se recomienda consultar la guía de usuario.

Directorio de trabajo

Aermod requiere como entradas los productos de preprocesador AERMET, por lo que es conveniente trabajar en el mismo directorio donde se ejecuto el programa y se generaron los archivos de salida con extensiones .SFC y .PFL. Para esta prueba podemos usar las salidas generadas en el tutorial de AERMET o descargar los siguientes archivos:

Descarga

El aermod se puede descargar de la web de la USEPA: aermod_exe.zip, es necesario descomprimirlo y luego colocar el ejcutable aermod.exe en el directorio de trabajo.

Preparacion de datos de entrada

Para poder ejecutar el AERMOD es necesario contar con:

  • Archivos meteorologicos. PRUEBA.SFC y PRUEBA.FSL generados por el AERMET.
  • Informacion de Receptores.
    • Punto central del predio donde se encuentran las fuentes (xc yc).
    • Dominio de modelado (limites: xmin xmax ymin ymax).
    • Espacio entre receptores dx (generalmente usamos 50 metros).
  • Informacion de Emisiones. depende del tipo de fuente emisora, para una fuente puntual es:
    • coordenadas, altura y diámetro del emisor.
    • caudal másico emitido [g/s]
    • temperatura del efluente [ºK]
    • velocidad de salida [m/s]
  • Informacion de Edificios. Si hubiera edificios que influencien el flujo en las vecindades del emisor también es necesario conocer las coordenadas de sus vértices y altura promedio.

Archivo de control aermod.inp.

AERMOD al ser ejecutado busca un archivo de control con nombre aermod.inp. En este se especifica la ubicacion de los archivos de entrada, opciones y configuracion de la corrida. Un ejemplo de aermod.inp completo sería:

**
** Archivo de "Control" para corrida de aermod.
**

**Opciones generales de corrida 
CO STARTING
   TITLEONE  PRUEBA
   MODELOPT  CONC FLAT
   AVERTIME  MONTH 
   POLLUTID  NOX
   RUNORNOT  RUN
   EVENTFIL  OUTPUT.LOG
   ERRORFIL  ERRORS.LOG
   FLAGPOLE  1.5
CO FINISHED 

**Informacion de fuentes
SO STARTING
   ELEVUNIT  METERS
   LOCATION  FUENTE1  POINT  361833.281  6139544.02  0
   SRCPARAM  FUENTE1 96.7 15 453 27.13 5
   SRCGROUP  ALL 
SO FINISHED

**Grilla de receptores
RE STARTING
   GRIDCART  CAR1 STA
                  XYINC 359333.281 100 50.0 6137044.02 100 50.0
   GRIDCART  CAR1 END
RE FINISHED

**Informacion meteorologica
ME STARTING  
   SURFFILE  PRUEBA.SFC
   PROFFILE  PRUEBA.PFL
   SURFDATA  87576 2021 SAEZ
   UAIRDATA  87576 2021 SAEZ
   PROFBASE  0.0  METERS
ME FINISHED

**Opciones de salida
OU STARTING  
   RECTABLE  ALLAVE  FIRST
   MAXTABLE  ALLAVE  50
   SUMMFILE  AERTEST_PRUEBA_NOX_MONTH.SUM
   PLOTFILE  MONTH  ALL  FIRST AERPLOT_PRUEBA_NOX_MONTH.OUT
OU FINISHED

Este archivo se estructura en las siguientes secciones:

  • CO: especificaciones generales de ejecucion.
  • SO: especificaciones de fuentes (SOurces).
  • RE: especificaciones de REceptores.
  • ME: especificaciones de informacion MEteorologica.
  • EV: especificaciones de procesamiento de EVentos (opcional).
  • OU: especificaciones generales de archivos de salida (OUtput).

hay que especificar siempre el inicio y finalizacion de cada seccion, por ejemplo:

CO STARTING
**      ....
**	(especificaciones de seccion de COntrol)
**      ....
CO FINISHED

Cada especificacion sigue la siguiente notacion:

KEYWORD <arg1> <arg2> ... <argN>

donde KEYWORD son palabras reservadas para definir parámetros de ejecucion, y arg1, arg2, … son “argumentos” o los valores que toma la keyword. Por ejemplo:

TITLEONE PRUEBA

la keyword es TITLEONE que sirve para especificar el nombre del proyecto. y PRUEBA es el valor que toma, en este caso entonces el titulo del proyecto será PRUEBA.

Revisar la lista de KEYWORDS en: Keywords, en este tutorial solo se describen algunos de los más importantes.

Vamos a preparar el archivo de entrada, por lo que debemos crear un nuevo archivo de texto y guardarlo con el nombre aemod.inp.

CONTROL (CO)

En esta sección se definen opciones generales para la corrida.

CO STARTING
   TITLEONE  PRUEBA
   MODELOPT  CONC FLAT
   AVERTIME  MONTH 
   POLLUTID  NOX
   RUNORNOT  RUN
   EVENTFIL  OUTPUT.LOG
   ERRORFIL  ERRORS.LOG
   FLAGPOLE  1.5
CO FINISHED

Los parámetros más importantes son:

  • MODELOPT define las opciones generales de la corrida, tiene muchos argumentos posibles. CONC indica que se calcularán concentraciones. Para correr sin topografía se puede usar el argumento FLAT, caso contrario ELEV será utilizado que indica que si se considerará la topografía.
  • AVERTIME: es el periodo de promediado de las concentraciones se expresa en horas, opciones válidas son: 1,2,3,4,6,8,12 o 24. También son argumentos válidos: MONTH y ANNUAL.
  • POLLUTID: es el nombre del contaminante, puede ser cualquier texto, salvo que se defina: como NO2 o PM25, en tal caso AERMOD interpreta que se debe a dichos contaminantes y reajusta algunos parámetros y rutinas para tratarlos.
  • FLAGPOLE Se define la altura del receptor sobre el nivel del terreno, en general se usa 1.5 metros.

EMISORES: (SO)

En esta sección se enumeran las fuentes y sus parámetros de emisión.

SO STARTING
   ELEVUNIT  METERS
   LOCATION  FUENTE1  POINT  361833.281  6139544.02  0
   SRCPARAM  FUENTE1 96.7 15 453 27.13 5
   SRCGROUP  ALL 
SO FINISHED

Para nuestra prueba, vamos a tomar la considerar una fuente puntual con la siguientes características:

Nombre Tipo de fuente Analitos ALTURA [m] DIÁMETRO CONDUCTO[m] x UTM21S y UTM21S z
FUENTE1 Puntual NOx, MP 15 5 361833.281 6139544.02 0

la keyword LOCATION define una fuente, su tipo, su id (nombre) y su ubicacion:

   LOCATION  <nombre>  <tipo>  <x> <y> <z>

los tipos de fuente más comunes son: POINT, LINE y AERAPOLY.

Para nuestro ejemplo vamos a completarla de la siguiente manera:

   LOCATION  FUENTE1  POINT  361833.281  6139544.02  0

Es importante destacar que las coordenadas de emisores (y también receptores) deben ser coordenadas planas cartesianas, ya que el aermod no puede hacer los cálculos con coordenadas de latitud y longitud.

La keyword SRCPARAM define los parámetros de emision para cada fuente y sus argumentos dependen del tipo de fuente definida en LOCATION, para una fuente puntual tipo “POINT” sería:

   SRCPARAM <nombre> <Q> <H> <T> <U> <D>

donde, Q: caudal másico emitido [g/s], H: altura del conducto [m], T: temperatura de salida [ºK], U: velocidad de salida [m/s] y D: diámetro del conducto [m].

Los parámetros de emision para la FUENTE1 son los siguientes:

ANALITO CAUDAL EMISIÓN [m3/s] TEMPERATURA[K] VELOCIDAD[m/s] CONCENTRACIÓN[mg/Nm3] TASA[g/s]
NOx 819 453 27,13 196 96,7

Entonces para el ejemplo quedaría así:

   SRCPARAM FUENTE1 96.7 15 453 27.13 5

Múltiples fuentes

Para considerar varias fuentes, siempre que las mismas emitan el mismo contaminante, las podemos agregar en la sección de emisión. Primero agregamos líneas con la ubicación luego de la keyword LOCATION y usando el mismo “ID” o nombre de fuente, se agregan líneas con sus parámetros de emisión siguiendo la keyword SRCPARAM:

SO STARTING
   ELEVUNIT  METERS
   LOCATION  FUENTE1  POINT  361833.28  6139544.02  0
   LOCATION  FUENTE2  POINT  361838.15  6139534.45  0
   LOCATION  FUENTE3  POINT  361843.11  6139514.42  0
   SRCPARAM  FUENTE1 96.7 15 453 27.13 5
   SRCPARAM  FUENTE2 12 8 423 16 2
   SRCPARAM  FUENTE3 114 25 483 34 6
   SRCGROUP  ALL 
SO FINISHED

RECEPTORES (RE)

Se deben definir receptores que son los puntos en los que el aermod va a calcular las concentraciones de contaminante dispersado. Existen keywords que nos permiten definir grillas:

  • GRIDCART: define una grilla en coordenadas cartesianas.

Para usar GRIDCART definimos los siguientes parámetros:

RE STARTING
   GRIDCART  CAR1 STA
                  XYINC ${xmin} ${nx} ${dx} ${ymin} ${ny} ${dy}
   GRIDCART  CAR1 END
RE FINISHED

Cada grilla se define con su nombre en su primer argumento CAR1 y definiendo el inicio y fin con STA y END respectivamente.

GRIDCART  CAR1 STA
      ....
	(especificaciones de la grilla cartesiana 1: CAR1)
      ....
GRIDCART  CAR1 END

XYINC es una keyword que permite generar una grilla regular y toma como argumentos:

  • coordenada X del vértice sur-oeste del dominio: xmin
  • el numero de receptores en la dimension X: nx
  • el espaciado de los receptores en la dimension X: dx (generalmente 50 metros)
  • coordenada Y del vértice sur-oeste del dominio :ymin
  • el numero de receptores en la dimension Y: ny
  • el espaciado de los receptores en la dimension Y: dy (generalmente 50 metros)

Visto esquemáticamente este sería un domino rectangular generado mediante GRIDCART especificando la keyword XYINC:

(xini,yfin)                       (xfin,yfin)
    (+)-------------------------(+)         
     |...........................|          
     |...........................| ^        
     |...........................| |        
     |............(+)............| ny       
     |..........(xc,yc)..........| |        
     |...........................| v        
     |..........<--nx-->.........|          
    (+)-------------------------(+)         
(xini,yini)                       (xfin,yini)

En nuestro caso tenemos que definir una grilla con separación de 50 metros. En un dominio cuadrado de 5000 x 5000 metros. Para determinar las coordenadas iniciales, siendo el vértice sud-oeste del domino, restamos 2500 metros a las coordenadas centrales que en este caso son las mismas que las de la fuente.

  • xmin: xc-2500 = 361833.281 - 2500 = 359333.281
  • nx: 100

  • dx: 50

  • ymin: yc-2500 = 6139544.02 - 2500 = 6137044.02
  • ny: 100
  • dy: 50

Por lo tanto vamos completar la sección de la siguiente forma:

RE STARTING
   GRIDCART  CAR1 STA
                  XYINC 359333.281 100 50.0 6137044.02 100 50.0
   GRIDCART  CAR1 END
RE FINISHED

En el caso de haber ejecutado previamente el AERMAP, esta sección se simplifica a:

RE STARTING
   INCLUDED  PRUEBA.ROU
RE FINISHED

donde PRUEBA.ROU es el archivo de salida del AERMAP.

METEOROLOGÍA (ME)

En esta sección se indica la ubicación de los archivos meteorológicos de superficie y radiosondeos (SURFFILE y PROFFILE), con sus identificaciones (SURFDATA y UAIRDATA).

ME STARTING  
   SURFFILE  PRUEBA.SFC
   PROFFILE  PRUEBA.PFL
   SURFDATA  87576 2021 SAEZ
   UAIRDATA  87576 2021 SAEZ
   PROFBASE  0.0  METERS
ME FINISHED

La keyword PROFBASE indica cual es la altura de base para definir el perfil de temperatura potencial y es obligatorio.

OPCIONES DE SALIDA (OU)

Esta sección incluye todas las opciones de escritura de los datos de salida.

OU STARTING  
   RECTABLE  ALLAVE  FIRST
   MAXTABLE  ALLAVE  15
   SUMMFILE  AERTEST_PRUEBA_NOX_MONTH.SUM
   PLOTFILE  MONTH  ALL  FIRST AERPLOT_PRUEBA_NOX_MONTH.OUT
OU FINISHED

  • RECTABLE sirve para definir la tabla de máximos valores por receptor, ALLAVE reporta todos los tiempos de promediado utilizados en la corrida y FIRST-THIRD define que se deben mostrar los valores máximos calculados en cada receptor.

  • MAXTABLE sirve para definir la tabla de máximos valores totales encontrados , ALLAVE reporta todos los tiempos de promediado utilizados en la corrida y se debe definir que cantidad de máximos se desea mostrar, en este caso 15.

  • SUMMFILE define el nombre del archivo de salida que posee además de información sobre la corrida y fechas procesadas, la tabla con las máximas concentraciones encontradas.

  • PLOTFILE sirven para definir el nombre del archivo de salida con la tabla de máximos valores encontrados por receptor (sirve para hacer los mapas de concentraciones máximas), requiere la definicion del periodo temporal y el grupo de emisores a considerar (SRCGROUP definido en fuentes:SO), también da la posibilidad de mostrar los máximos totales (FIRST) o descartarlos y usar los segundos (SECOND), terceros (THIRD), etc.

Múltiples tiempos de promediado

Para considerar distintos tiempos de promediado en la misma corrida del modelo, debemos en primera instancia modificar las opciones de control (CO). En la línea de la keyword AVERTIME podemos agregar tiempos adicionales, en este caso 1 y 24 representando horas.

CO STARTING
   TITLEONE  PRUEBA
   MODELOPT  CONC FLAT
   AVERTIME  MONTH 1 24 
   POLLUTID  NOX
   RUNORNOT  RUN
   EVENTFIL  OUTPUT.LOG
   ERRORFIL  ERRORS.LOG
   FLAGPOLE  1.5
CO FINISHED

Para visualizar los resultados de los distintos tiempos de promediado, vamos a agregar archivos de salida específicos para cada tiempo en la sección de opciones. Agregamos una nueva línea por cada nuevo tiempo de promediado con la keyword PLOTFILE.

OU STARTING  
   RECTABLE  ALLAVE  FIRST
   MAXTABLE  ALLAVE  50
   SUMMFILE  AERTEST_PRUEBA_NOX_MONTH.SUM
   PLOTFILE  MONTH  ALL  FIRST AERPLOT_PRUEBA_NOX_MONTH.OUT
   PLOTFILE  1  ALL  FIRST AERPLOT_PRUEBA_NOX_1.OUT
   PLOTFILE  24  ALL  FIRST AERPLOT_PRUEBA_NOX_24.OUT
OU FINISHED

Ejecucion

Para ejecutar el AERMOD nos aseguramos tener los siguientes archivos en el directorio de trabajo:

  • Ejecutable: aermod.exe
  • Archivo de control aermod.inp
  • Archivos meteorológicos: PRUEBA.SFC, PRUEBA.FSL

Luego se ejecuta aermod.exe.

Si todo sale bien, se van a crear los archivos especificados con las keywords SUMFILE y PLOTFILE de la sección OUT, en nuestro caso:

  • aermod.out contiene el registro de toda la información de la corrida, receptores, máximos y resultados para todos los receptores. Al ser el archivo de salida mas completo, suele ser requerido para ser auditado.

  • AERTEST_PRUEBA_NOX_MONTH.SUM muestra un resumen de la corrida con las tablas de máximas concentraciones encontradas para todos los receptores para el periodo modelado.

  • AERPLOT_PRUEBA_NOX_MONTH.OUT representa la máxima concentración encontrada para cada receptor en forma de tabla, permitiendo interpretar gráficamente el resultado mediante posprocesamiento.

  • ERRORS.LOG Guarda registro de errores y advertencias durante la corrida.
  • OUTPUT.LOG Guarda registro de la configuración de la corrida.

Verificamos rápidamente que fue una corrida exitosa si en el archivo AERTEST_PRUEBA_NOX_MONTH.SUM no presenta mensajes de error:

    ******** FATAL ERROR MESSAGES ******** 
               ***  NONE  ***