Mathematical modeling of SO2 emissions from the fire of the Nassia accident

Abstract

ÖZET NASSIA TANKER YANGININDAN KAYNAKLANAN S02 EMİSYONUNUN MATEMATİKSEL MODELLEMESİ Bu çalışmada, CALPUFF modelleme sistemi Nassia tanker yangım sonucu oluşan duman hareketlerinin ve İstanbul sınırlarındaki yerleşim yerlerine ait S02 konsantrasyonlarının belirlenmesi için kullanılmış ve elde edilen veriler CALDESK programı vasıtasıyla görselleştirilmiştir. Nassia' nm yükünün önemli bir kısmı, yaklaşık 20.000 ton ham petrol, 102 saat boyunca yanmıştır. Nassia yangınının simülasyonunda CALMET, bir yer istasyonunun (Kireçburnu) ve bir sondaj istasyonunun (Göztepe) verilerini saatlik rüzgar alam ve mikro meteorolojik değişkenleri oluşturmak için kullanmıştır. CALMET 1994 yılı, 13 Mart 23:00'den 18 Mart 05:00'e kadar olan 102 saatlik zaman dilimim simüle etmiştir. Daha sonra CALPUFF, CALMET tarafından oluşturulan meteorolojik alanları kullanarak simülasyon bölgesindeki yer seviyesine ait saatlik konsantrasyonları hesaplamıştır. Model analizleri için 17 x 17 km'lik (1 km x lkm'lik hücreler) bir model alanı seçilmiştir. Yerel yetkililer yangın süresince SO2 konsantrasyonlarını ölçmedikleri için model performansı ve doğruluğu denetlenememiştir. Fakat Calpuff modelleme sisteminin duyarlılığım ölçmek için emisyon oram, rüzgar yönü, rüzgar hızı ve yüzey hava sıcaklığı, değiştirilerek modelin hassasiyeti incelenmiştir. Simülasyon sonuçlan, saatlik SO2 konsantrasyonların Türk standartlarının 5 katı daha yüksek olduğunu göstermektedir ve eğer kaynağın konumu değiştirilirse bu saatlik konsantrasyonlar çok daha yüksek olmaktadır. Sonuç olarak, bu veriler bize gösteriyor ki, Boğazda meydana gelecek bir tanker kazası, Boğazın iki yakasında oturan milyonlarca insanın sağlığım tehdit edebilir.

IV ABSTRACT MATHEMETICAL MODELING OF S02 EMISSIONS FROM THE FIRE OF THE NASSIA ACCIDENT In this study, the CALPUFF modeling system was used to determine plume behavior and sulphur dioxide (SO2) concentrations over the settlement area of Istanbul, caused by Nassia tanker fire. The CALDESK postmodel was used to visualize the output data. Approximately 20,000 tones of crude oil, a considerable part of Nassia's cargo, burned for 102 hours. In the simulation of Nassia fire CALMET model was used to produce the hourly fields of winds and micrometeorological variables from one surface (Kireçburnu) and one upper air station (Göztepe). CALMET was used to simulate a 102- hour period from March 13, 1994 at 23:00 to March 18, 1994 at 05:00. Then CALPUFF used the meteorological fields generated by CALMET, to predict the hourly ground concentrations in the domain. For the regional modeling analysis, a modeling domain covering 17 km x 17 km (1 km x 1 km cells) was selected. Local authorities did not monitor SO2 concentrations during the fire, so model performance and accuracy could not be tested. However in order to measure the sensitivity of CALPUFF modeling system a sensitivity analysis has been done by changing emission rate, wind direction, wind speed and surface air temperature. The simulation results indicate that simulated hourly SO2 concentrations were nearly 5 times higher than the National Air Quality Regulations and hourly concentrations can be even higher if the source is located closer to the settlement area. Overall, these results indicate that any tanker fire in Bosphorus can endanger the health of millions of people living on both sides of the Bosphorus.