Zielfunktional-orientierte Aktivität und Reduktion von atmosphärischen Chemietransportmodellen

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Die numerische Simulation der Schadstoffausbreitung unter Berücksichtigung chemischer Reaktionen in der Atmosphäre ist mit einem außerordentlich hohen numerischen Aufwand verbunden, da die Reaktionsmodelle eine große Anzahl chemischer Spezies enthalten können (z.B. 58 Spezies in der Gasphase mit über 157 Reaktionen für ein mesoskaliges Chemie-Transport-Modell). In diesem Projekt sollen Reduktionstechniken für atmosphärische Chemietransportmodelle sowie lokale Gitterverfeinerung systematisch vorangetrieben werden und mittels a posteriori Fehlerschätzung kontrolliert werden.In der ersten Phase dieses Projektes wurde u.a. damit begonnen, einerseits reduzierte Mechanismen zu erzeugen und andererseits die Fehlerschätzung im Hinblick auf instationäre Probleme mit vertretbarem numerischen Aufwand zu übertragen. Hierbei sind Mittelwerte relevanter Größen wie z.B. Schadstoffkonzentrationen von Interesse. Durch die Betrachtung stationärer adjungierter Gleichungen ist es nun möglich, den Fehler von Diskretisierung und Modell a posteriori zu schätzen. In dieser zweiten Projektphase sollen innerhalb eines adaptiven Algorithmus’ die erzeugten Modell- Hierarchien dazu genutzt werden, eine fehlerkontrollierte Reduktion durchzuführen. Ferner soll die Gitterweite adaptiv gesteuert werden, so dass Modell- und Diskretisierungsfehler im Hinblick auf relevante Größen gezielt kontrolliert werden. Neben der Weiterentwicklung der Modell-Hierarchien steht daher die Kopplung von Modelladaptivität und lokaler Gitterverfeinerung bei meteorologischen Problemen im Zentrum.