Obligatorisk oppgave GEF2210 Høsten 2017

Like dokumenter
Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

a. Skriv opp massebalanselikningen for massen av X i denne boksen. Forklar hvilke prosesser som beskrives av de ulike leddene i likningen.

Eksamen i: GEF2210 Eksamensdag: 14. oktober 2011 Tid for eksamen:

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Oppgaven består av 4 oppgaver med 3 til 5 deloppgaver. Alle deloppgaver teller like mye.

UNIVERSITETET I OSLO

DEL 1: Flervalgsoppgaver (Multiple Choice)

OBLIG 1 GEF Dråpevekst i skyer

Utslipp fra kjøretøy med Euro 6/VI teknologi Måleprogrammet fase 2

Quiz fra kapittel 1. Characteristics of the atmosphere. Høsten 2016 GEF Klimasystemet

Dieselbiler kan utslippskrav og avgifter gi bedre byluft?

NO 2 -utslipp fra kjøretøyparken i norske storbyer Utfordringer og muligheter frem mot 2025

EMIROAD hvordan få mest mulig nytte av kunnskapen?

Løsningsforslag nr.4 - GEF2200

TBT4135 Biopolymerkjemi Laboratorieoppgave 3: Syrehydrolyse av mannuronan Gruppe 5

Utslipp fra veitrafikk

Foreløpige vurderinger

Transportøkonomisk institutt Stiftelsen Norsk senter for samferdselsforskning

Veitrafikk og luftforurensning

Kjøretøy, drivstoff, avgassutslipp, klimapåvirkning og begrepsavklaring

Oppgave 1A.8: En forenklet kode for stjernedannelse

Utslipp. Dieselbusser, dieselbiler og nye bensinbiler i kulde. Bedre byluftforum, Ingrid Sundvor

Obligatorisk oppgave 1

Oppgavesett nr.5 - GEF2200

NO 2 - utslipp fra kjøretøy frem mot 2025

3 Lokal forurensning. 3.1 Hva dreier debatten seg om? 3.2 Hva er sakens fakta? Svevestøv

Lokale klimagassutslipp fra veitrafikk

MAT1110: Obligatorisk oppgave 2, V Løsningsforslag

Løsningsforslag: oppgavesett kap. 9 (1 av 3) GEF2200

FLERVALGSOPPGAVER SYRER OG BASER

Ren luft for alle. Foto: Knut Opeide

Luftforurensning i norske byer

Restriksjoner for å fremme gunstige transportløsninger

Eksamen. Emnekode: KJEMI1/FAD110. Emnenavn: Kjemi 1. Dato: Tid (fra-til): Tillatte hjelpemidler: Kalkulator, KjemiData.

EKSAMEN I FAG TEP4170 VARME- OG FORBRENNINGSTEKNIKK 18. mai 2007 Tid:

Lufttrykket over A vil være høyere enn lufttrykket over B for alle høyder, siden temperaturen i alle høyder over A er høyere enn hos B.

Studium/klasse: Masterutdanning i profesjonsretta naturfag. 8 (inkludert denne og vedlegg)

Kjemiske tegn Finn alle grunnstoffer med kjemisk tegn som begynner på a) A b) S 1.2

Forurensning av luften

- Kinetisk og potensiell energi Kinetisk energi: Bevegelses energi. Kinetiske energi er avhengig av masse og fart. E kin = ½ mv 2

MAT-INF 1100: Obligatorisk oppgave 1

MAT1120. Obligatorisk oppgave 1 av 2. Torsdag 20. september 2018, klokken 14:30 i Devilry (devilry.ifi.uio.no).

Luft og luftforurensning

Komponent Midlingstid Grenseverdier Nasjonale mål

FLERVALGSOPPGAVER STØKIOMETRI

Første sett med obligatoriske oppgaver i STK1110 høsten 2015

NOTAT LUFTKVALITET NORDKJOSBOTN

Øving 1 TMA Grunnleggende dataanalyse i Matlab

Luftkvaliteten ved høytrafikkerte veier i Oslo, månedsrapport for juli 2003 Grenseverdier og Nasjonale mål for luftkvalitet

Komponent Midlingstid Grenseverdier Nasjonale mål

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 16/8 2013

Mal for rapportskriving i FYS2150

µg/m³ År 20 1) PM 10 µg/m³ Døgn 50 2) (35) 50 2) (25) µg/m³ Døgn 50 1) (7) 50 1) (7) CO mg/m³ 8 timer 10 2) Benzen µg/m³ År 5 1) 2 1),3)

KLIMAGASSUTSLIPP FOR OSLOREGIONEN FREMSKRIVINGER UTFORDRINGER MULIGHETER. THEMA Consulting Group

Kapittel 4. Algebra. Mål for kapittel 4: Kompetansemål. Mål for opplæringen er at eleven skal kunne

Komponent Midlingstid Grenseverdier Nasjonale mål

Bidrag fra dieselbiler til økt lokal luftfourensning - forventet utvikling frem mot 2025 Fagsjef Britt Ann K. Høiskar Svenska Luftvårdsföreningen,

Eksamen 1P våren 2011

R.ANNAMALAI


Komponent Midlingstid Grenseverdier Nasjonale mål

IN-KJM1900 Forelesning 4

LUFTKVALITET I OSLO: FRA MÅLEDATA TIL BEDRE HELSE. Ciens frokostseminar Susanne Lützenkirchen Bymiljøetaten Oslo kommune

Fysikkmotorer. Andreas Nakkerud. 9. mars Åpen Sone for Eksperimentell Informatikk

Kapittel 12. Brannkjemi Brannfirkanten

Komponent Midlingstid Grenseverdier Nasjonale mål

MAT-INF 1100: Obligatorisk oppgave 1

Sikkerhetsrisiko:lav. fare for øyeskade. HMS ruoner

GEF Løsningsforslag til oppgaver fra kapittel 7

DANNELSE AV OZON Vha en katalysator M reagerer atomært oksygen med et oksygenmolekyl og danner ozon: O + O + M O + M

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE. Tillatte hjelpemidler: Kalkulator «Huskelapp» - A4 ark med skrift på begge sider Enkel norsk-engelsk/engelsk-norsk ordbok

GEF1100: kapittel 6. Ada Gjermundsen. September 2017

FYS1010-eksamen Løsningsforslag

KORTFATTET løsningsforslag (Forventer mer utdypende

Komponent Midlingstid Grenseverdier Nasjonale mål

NOTAT. Beregninger av NO 2 for Oslo og Bærum i 2010 og 2025-Første rapport

Lokal luftforurensning. - Hvilke sykdomsplager gir slike utslipp - Status i Norge

Quiz fra kapittel 2. The global energy balance. Høsten 2015 GEF Klimasystemet

Løsningsforslag: oppgavesett kap. 9 (2 av 3) GEF2200

Den 34. internasjonale Kjemiolympiade i Groningen, juli uttaksprøve. Fasit.

Kan micro:biten vår brukes som et termometer? Ja, den har faktisk en temperatursensor!

Kom i gang med. Åpne nettleseren, gå til: Velg «New Project».

TMA4115 Matematikk 3 Vår 2012

Saksbehandler: Frode Herlung Arkivsaksnr.: 15/ Dato: Eventuelle investeringer i ladestasjoner for el-biler behandles 1. tertial 2016.

Obligatorisk oppgave 2: Bilhierarki

Minste kvadraters metode i MATLAB og LabVIEW

Forelesning 3. april, 2017

Månedsrapport oktober 2010 Luftkvalitet i Grenland

Saksframlegg. Sluttrapport for prosjektet Miljøvennlige kjøretøy og drivstoff

Miljøgevinster, økonomi, tekniske løsninger og biodrivstoff. Biodrivstoff i Trøndelag

Transkript:

Obligatorisk oppgave GEF2210 Høsten 2017 Utlevering: 25.10 Innlevering: 9.11 Leveres enten på e-post til t.k.berntsen@geo.uio.no eller på papir. I denne oppgaven skal du studere fotokjemien i troposfæren ved hjelp av en boksmodell som er programmert i matlab. Filene du trenger lastes ned fra http://folk.uio.no/terjebe/gef2210/oblig_cbox Filene er: chem_box.m Hovedprogrammet chem_rates.m Diff likningene som beskriver massebalansen for hver komponent reaction_rates.m Reaksjonskonstanter init.m Initialverdier (konsentrasjoner) conc_background.m Randverdier (konsentrasjoner) delta.m Gir solas deklinasjonsvinkel som funksjon av tid på året I modellen er det programmert et forenklet kjemisk skjema med 17 komponenter, 19 kjemiske reaksjoner og 7 fotodissosiasjoner (Se chem_rates.m og reaction_rates.m). Generelt løses massebalanselikninger for hver av disse komponentene der likningene er på formen (slik som diskutert i boka og vist på figuren under): dn i dt = E + P + T inn L D T ut

Boksen vi ser på utveksler masse med omgivelsene gjennom transportleddene. Konsentrasjonene i omgivelsene endres ikke og er gitt i filen init.m. Tapsleddene i forhold til avsetning (D) og transport ut og inn av boken er første-ordens dvs. D = k i n i T inn = k T n i (omg.) T ut = k T n i Tørravsetning (bare for O 3 og HNO 3 er lagt inn) k T er lik for alle komponenter k T er lik for alle komponenter I modellen er det i utgangspunktet lagt inn utslipp av CO, NO og et hydrokarbon (HC), men det kan enkelt legges inn utslipp av andre komponenter hvis det er ønskelig. Da vi nå ikke bare har en komponent (X i figuren over), men 17 ulike kjemiske komponenter som til dels reagerer med hverandre, og inngår i kjemiske sykler, får vi et koblet sett med 17 1. ordens ordinære differensiallikninger vi må løse. Dette er ikke trivielt, men heldigvis har matlab ferdig programmerte rutiner for dette. I dette programmet brukes rutinen odt23t til dette. I starten av hovedprogrammet settes noen parametre som definerer plasseringen av boksen og de fysiske forholdene (bl.a. breddegrad, temperatur, tetthet i luften, startdag og lengde for simuleringen). Oppgave 1. Last ned programmet og gjør en simulering over 48 timer med de inputverdiene som ligger i programmet. - Plott opp døgnvariasjonen av de viktigste komponentene (O 3, OH, NO, NO 2, HC) - Hva er det som gir opphav til døgnvariasjonen i ozon? - Hvilke prosesser som bidrar til døgnvariasjon av ozon i virkeligheten er ikke tatt hensyn til slik modellen er programmert? Oppgave 2. Hvilke reaksjoner er representerer tap av HOx (slik HOx er definert i kap. 12 i læreboka) i denne modellen? Ta utgangspunkt i diskusjonen i avsnitt 12.2 i læreboka. Legg en diagnose (utskrift/plott) i modellen slik at du kan finne størrelsen på HOx tapet. Hvilke reaksjoner fører til det størst tapet av HOx i standardoppsettet i modellen? Oppgave 3. Kjør modellen lenge nok til ozonverdiene er kommet i en tilnærmet likevekt. Vi kan definere likevekt slik at maksimalverdien (over døgnet) ikke endrer seg med mer enn 3% fra et døgn til neste. Hvor lang tid tar det til en slik likevekt er oppnådd?

Oppgave 4 I denne oppgaven skal vi gjøre eksperimenter med modellen som tilsvarer det som ligger til grunn for figur 12.4 i læreboka. Varier utslippene stegvis av NOx (her NO) og HC, CO. La HC og CO utslippene være like (dvs. når HC utslippet endres så settes CO utslippet til den samme verdien som for HC). Varier NO utslippet mellom 10 5 og 10 7 molekyler/(cm 3 s), og HC (og CO) utslippet mellom 10 5 og 10 7 molekyler/(cm 3 s). Lag tabeller (for døgnlig maksimum av hver av de viktigste komponentene), dvs. fyll inn en slik tabell som i eksempelet under for hver komponent. HC/CO emissions NOx emissions (molekyler/(cm 3 s)) (molekyler/(cm 3 s)) 10 5 10 5 2.5 10 5..... 10 7 2.5 10 5.... 10 7 Kjør hvert eksperiment så lenge som du fant var nødvendig for å komme til likevekt i oppg. 3. Du kan evt. lage en ekstra loop i programmet slik at du ikke må starte det på nytt for hvert eksperiment. Hvordan stemmer resultatene dine med Figur 12.4 i boka? Kan du identifisere hvor ozonproduksjonen er NOx begrenset og hvor den er HC/CO begrenset? Stemmer dette med HOx tapet i hvert tilfelle (jfr. Diskusjonen på side 236-237 i læreboka)? Oppgave 5. Flytt boksen til midlere breddegrader (45º) på vinterhalvkula. Hvordan går det med ozondannelsen når NOx og HC utslippene endres nå? Hva er det som skjer?

Oppgave 6. Flytt boksen tilbake til 30º og sommer. Vi tenker oss at boksen representerer et byområde på 50x50km og at utslippene er blandet opp til en høyde på 500m (ca. høyde på grenselaget i en høytrykkssituasjon). La utslippene av CO være P CO =2.5 10 6 molekyler/(cm 3 s) i resten av simuleringene. - Finn totalutslippene (kg(no)/år, kg(hc)/år) fra byområdet når P HC = P NO =2.5 10 6 molekyler/(cm 3 s). Molvekten for NO er 30 g/mol, og for HC 44 g/mol. Videre antar vi at 75% og 40% av hhv. NO og HC utslippene av kommer fra biltrafikk. Utslippene pr. kilometer fra dieselbiler og bensinbiler er hhv. (typisk EURO III standard) Diesel: E(NO)= 0.2 g(no)/km og E(HC) = 0.05 g/km Bensin: E(NO)= 0.05 g(no)/km og E(HC) = 0.1 g/km - Regn ut årlig total kjørelengde (for begge biltyper) innenfor byområdet og andelen av dieselbiler i byen. Oppgave 7. Som ekspert på atmosfærekjemi blir du spurt av myndighetene i byen hvordan de bør begrense utslippene fra bilkjøring for å redusere ozonkonsentrasjonene i bylufta. Hvilke tiltak vil du foreslå? (Ha i bakhodet at myndighetene nok ønsker tiltak som i minst mulig grad reduserer årlig kjørelengde) Bruk modellen for å dokumentere hvordan tiltakene vil virke. Diskuter usikkerheten i resultatene og gjør en vurdering om modellen er egnet til dette formålet. Appendix Tabell over reaksjoner som er med: R1 O3+NO => O2 + NO2 R2 O3 + OH => HO2 + O2 R3 O3+HO2 => 2*O2+ OH R4 O3+NO2 => NO3 + O2 R5 O( 1 D) + H2O =>2OH R6 OH + NO2 => HNO3 R7 OH + HNO3 => H2O + NO3 R8 OH + CO => HO2 + CO2

R9 OH + CH4 => CH3O2 + H2O R10 OH + CH3O2H => H2O + CH3O2 R11 OH + CH2O(+O2) => CO + HO2 + H2O R12 NO + HO2 => NO2 + OH R13 HO2+HO2 => H2O2 R14 NO + CH3O2 +(O2) => HO2 + HCHO + NO2 R15 HO2 + CH3O2 => O2 + CH3O2H R16 NO2 + NO3+M => N2O5 + M R17 O( 3 P)+O2+M => O3 R18 O( 1 D) + M => O( 3 P) + M R19 OH + HC RO2 + H2O Fotodissosiasjon J1 O3+hv O( 1 D) + O2 J2 NO2 + hv NO + O( 3 P) J3 H2O2 2 OH J4 HNO3 + hv NO2 + OH J5 NO3 + hv NO2 + O( 3 P) J6 HCHO + hv (+O2) 2 HO2 + CO J7 N2O5 NO2 + NO3