Combining the ADMM and mathematical homogenization for atmospherical pollutant dispersion modeling

Abstract

O método multicamadas de advecção-difusão (ADMM) produz soluções semianalíticas precisas dos problemas devalores de contorno/iniciais para equações de advecção-difusão com coeficientes variáveis que modelam a dispersão depoluentes na atmosfera, e apresenta o menor custo computacional quando comparado com outros métodos baseados emtransformadas integrais. Contudo, em situações operativas tais como desastres naturais/industriais que resultam na fugade poluentes na atmosfera, é necessário aferir rapidamente e com exatidão a distribuição da concentração dos poluentesno nível do solo para minimizar o impacto na saúde e na economia. Aqui, para acelerar a disponibilidade de resultadoscom mínima perda de precisão, o ADMM é combinado com homogeneização matemática, cujo emprego na modelagemde dispersão de poluentes parece ser novidade. A abordagem proposta é comparada com a aplicação direta do ADMM eàs observações do experimento de Hanford para avaliar a exatidão das estimativas, assim como sua eficiênciacomputacional, considerando condições atmosféricas estáveis e a influência da velocidade de deposição. Os resultadosmostram que a combinação do ADMM com a homogeneização matemática apresenta uma redução significativa nocusto computacional com pouca perda de precisão.