W opracowaniach dotyczących koncentracji i depozycji zanieczyszczeń armosferycznych w Polsce, podstawowym źródłem informacji przestrzennej jest model EMEP. Jest on cennym narzędziem pozwalającym na ilościowe i jakościowe zobrazowanie przestrzennych zmian koncentracji i depozycji zanieczyszczeń oraz na szacowanie roli transportu dalekiego zasięgu w skali kontynentalnej . Jego najistotniejszą wadą jest mała rozdzielczość przestrzenna (50 km x 50 km), która ogranicza możliwości uwzględnienia procesów atrnosferycznych zachodzących w skali regionalnej (np. powiązanych z rzeźbą terenu). Jednym z kilku stosowanych w Europie regionalnych modeli o wyższej rozdzielczości jest brytyjski model FRAME (Fine Resolution Atmospheric Multi-pollutant Exchange). Wszystkie uwzględnione w nim procesy atmosferyczne i chemiczne analizowane są w kolumnie powietrza o podstawie 5 km x 5 km, podzielonej w pionie na 33 warstwy. Uzyskane za pomocą polskiej wersji modelu FRAME rozkłady przestrzenne koncentracji oraz depozycji zanieczyszczeń dla Polski dla 2002 r. charakteryzują się dobrą zgodnością z danymi pomiarowymi. W przypadku koncentracji wspólczynnik determinacji jest na poziomic 0.7 dla SO, oraz NO,. Roczny bilans suchej oraz mokrej depozycji, wyliczony w oparciu o model FRAME, jest bliski szacunkom modelu EMEP oraz GIOŚ. Pomimo dość prostej parametryzacji danych meteorologicznych rnodel FRAME z dobrym przybliżeniem oszacował średnią roczną konccntrację oraz roczną depozycje zanieczyszczeń. Wcześniej podobne wyniki otrzymano także dla Wielkiej Brytanii. FRAME może być więc traktowany jako użyteczne narzędzie pozwalające na przestrzenną charakterystykę średniej rocznej konccntracji i rocznej depozycji zanieczyszczeń atmosferycznych w stosunkowo wysokiej rozdzielczości przestrzennej. Model pozwala także analizować zakres oddziaływania pojedynczych źródeł emisji, czy też wpływ na środowisko poszczególnych sektorów emisji (np. osobno emisji niskiej bądź wysokiej).

W artykule przedstawiono rezultaty zintegrowanej analizy oddziaływania emisji z sektorów gospodarczych na życie ludzkie i środowisko. Szczególną uwagę poświęcono sektorowi energetycznemu. Analiza została przeprowadzona przy wykorzystaniu culcrowskiego modelu transportu zanieczyszczeń POLAR 3D oraz modelu do zintegrowanych badań energetyczno-ekologicznych RAINS. Przedstawiona została wielkość emisji z sektorów w latach 2005, 2010, 2020 dla wybranego scenariusza energetycznego oraz wpływ sektora energetycznego na jakość powietrza. Oszacowano koszty zewnętrzne związane z realizacja scenariusza oraz ukazano regiony, w których ładunki krytyczne dla zakwaszania są przekroczone.

Jedną z istotnych funkcji zintegrowanego systemu oceny jakości powietrza atmosferycznego jest ilościowe oszacowanie wpływu poszczególnych źródeł emisji na zagrożenie środowiska. Problem ten jest szczególnie trudny w przypadku dużych aglomeracji miejsko-przemysłowych charakteryzujących się bardzo złożonym opisem pola emisji i dużą liczbą źródeł. W podejściu prezentowanym w pracy, jako podstawowe narzędzie prognostyczne wykorzystano eulerowsk.i model rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń atmosferycznych w skali regionalnej. Wynik.i prognoz modelu wykorzystano do oszacowania ilościowego udziału wybranych (dominujących) źródeł emisji w zagrożeniu środowiska. Udział ten jest określany z punktu widzenia przyjętego wskaźnika jakości powietrza atmosferycznego. Sformułowanie matematyczne ma postać zadania sterowania optymalnego dla systemu o parametrach rozłożonych (opisanego odpowiednim układem równań transportu zanieczyszczeń). Równanie sprzężone wykorzystano do oceny wrażliwości przyjętego wskaźnika jakości ze względu na wielkość emisji poszczególnych źródeł sterowanych. Podejście to wykorzystano do sformułowania i rozwiązania zadania sterowania emisją w czasie rzeczywistym. Przedstawiono przykładowe wyniki dotyczące implementacji zadania dla wybranego regionu przemysłowego.

W artykule przedstawiono nowe osiągnięcia w dziedzinach matematyki stosowanej i badań operacyjnych, które są wynikiem badań motywowanych potrzebami efektywnego wspomagania procesów decyzyjnych związanych z problemami środowiska naturalnego. Takie wspomaganie wymaga współpracy naukowców z różnych dziedzin w celu budowania modeli matenuuycznych, które nie tylko reprezentują zintegrowaną wiedzę dostępną w różnych dziedzinach nauki. ale także wspomagają tworzenie wiedzy użytecznej dla podejmowania racjonalnych decyzji. W artykule scharakteryzowano rolę modeli matematycznych w procesach wspomagania decyzji z punktu widzenia decydentów i ekspertów używających tych modeli. Następnie przedstawiono zagadnienia matematycznej reprezentacji interdyscyplinarnej wiedzy użytecznej dla danego problemu decyzyjnego; w szczególności opisano nową technologię modelowania strukturalnego, która wspomaga cały proces modelowania. Ostatnia część artykułu poświęcona jest nowej metodologii zintegrowanej analizy ryzyka związanego z naturalnymi katastrofami; analiza służy znajdowaniu rozwiązań racjonalnych dla instytucji i społeczeństwa, które mają różne cele i ograniczenia. Wszystkie prezentowane metodologie są ilustrowane praktycznymi zastosowaniami we wspomaganiu procesów decyzyjnych dotyczących środowiska naturalnego.

.

W artykule przedstawiono możliwości uwzględnienia w modelach rozprzestrzeniania się w atmosferze gazów cięższych od powietrza opisu wpływu topografii. budynków i przeszkód terenowych na rozprzestrzenianie się gazów cięższych od powietrza. Modele podzielono na trzy grupy i wyróżniono: modele fenomenologiczne (empiryczne), modele pośrednie (inżynierskie) i modele obliczeniowej dynamiki płynów (badawcze). Każdą grupę modeli scharakteryzowano oddzielnie. Zasadnicze cechy modeli przedstawiono skrótowo. Przytoczone przykłady modeli rozprzestrzeniania się w atmosferze gazów cięższych od powietrza, uwzględniające wpływ topografii. budynków i przeszkód terenowych na przemieszczanie się gazów cięższych od powietrza, są rezultatem prac prowadzonych w krajach Unii Europejskiej i Stanach Zjednoczonych. W Polsce jak dotąd nie opracowano takiego modelu. W artykule zwrócono uwagę na konieczność prowadzenia dalszych prac nad wpływem topografii, budynków i przeszkód na rozprzestrzeniane się gazów cięższych od powietrza w atmosferze. Przyszłe badania winny uwzględniać zarówno prace pomiarowe jak i matematyczne modelowanie. W kontekście tej publikacji warto bardziej dokładnie rozważyć prace nad modelami. Wydaje się. że wszystkie podejścia stosowane przy opisie rozprzestrzeniania się gazów cięższych od powietrza w terenie o skomplikowanej topografii, w pobliżu budynków i przeszkód terenowych warte są dalszej uwagi. Opinię tę popiera fakt, że różne podejścia są stosowane w różnych rodzajach modeli gazów cięższych od powietrza, które z kolei mają różne zastosowania. Prostsze metody są wprowadzane do prostszych modeli gazów cięższych od powietrza stosowanych głównie w rutynowych obliczeniach. Zaawansowane techniki zdolne do opisu przepływu w pobliżu skomplikowanych geometrycznie obiektów są używane w wyrafinowanych modelach stosowanych głównie jako narzędzia badawcze.

Wejście Polski do Unii Europejskiej i związana z tym potrzeba prowadzenia ocen jakości powietrza atrnosferycznego w strefach spowodowało radykalną zmianę wymagań wobec narzędzi stosowanych w ramach oceny. Zgodnie z polskim prawem strefą jest aglomeracja powyżej 200 000 mieszkańców oraz powiat bądź grupa powiatów, a w ocenie muszą być uwzględniane globalny i regionalny napływ zanieczyszczeń oraz wpływ lokalnych źródeł emisji oraz istotnych źródeł emisji z województwa. Tak określone wymagania narzuciły przestrzenny zasięg modelu na powyżej 250 km. Po analizie różnych pracujących na świecie systemów modeli, do wdrożenia w systemach oceny jakości powietrza w strefach w Polsce wyorano model CALPUFF z preprocesorem meteorologicznym CAI.MET. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń modelowych przeprowadzonych w ramach oceny jakości powietrza w województwie mazowieckim oraz porównanie otrzymanych wyników z wynikami pomiarów na automatycznych stacjach monitoringu powietrza.

Skomputeryzowano model bilansu masy do wyznaczania ładunków krytycznych zakwaszenia i eutrofizacji ekosystemów leśnych. Program SONOX opracowany w Instytucie Ochrony Środowiska odzwierciedla ciąg zdarzeń na drodze od emisji siarki i azotu, następnie depozycji tych zanieczyszczeń do identyfikacji wielkości i przestrzennego zasięgu przekroczeń ładunków krytycznych, poprzez superpozycję rzeczywistych depozycji i ładunków krytycznych. Dla celów decyzyjnych możliwa jest droga odwrotna, umożliwiająca określenie niezbędnych redukcji emisji siarki i azotu dla osiągnięcia zakładanych celów ekologicznych poprzez eliminację lub obniżenie przekroczeń ładunków krytycznych. Program SONOX, pierwotnie opracowany i wdrożony dla potrzeb negocjacji Protokołu z Goteborga Konwencji w Sprawie Transgranicznego Zanieczyszczania Powietrza na Dalekie Odległości, był także wykorzystany do oceny możliwości osiągnięcia przez Polskę przejściowych celów ekologicznych Dyrektywy Pułapowej Komisji Europejskiej, do wsparcia budowy programów ochrony powietrza przezjednostki administracyjne i innych krajowych przedsięwzięć z zakresu ochrony środowiska.

Zanieczyszczenie powietrza drobnym pyłem (PM) jest jednym z głównych problemów zdrowotnych związanych ze środowiskiem. Wartości stężeń PM·w Polsce znajdują się wśród największych w Europie, W tej pracy skupiono się na ocenie ekspozycji ludzi·na PM,, oraz na oszacowaniu szkodliwych skutków tego zanieczyszczenia. Artykuł składa się, z dwóch części. W pierwszej części przedstawiono podstawowe metody estymacji zależności ekspozycji od emisji i wyznaczania szkodliwych skutków spowodowanych zanieczyszczeniem powietrza drobnymi pyłami. W drugiej części przedstawiono zarys modelu zintegrowanego do oceny szkodliwości drobnych pyłów dla Polski. Jest on ilustrowany oszacowaniem liczby przedwczesnych zgonów i zmianą oczekiwanej długości życia w Polsce spowodowanymi antropogcnną emisją pierwotnych drobnych pyłów w krajach europejskich oraz odwrotnie, liczbami przedwczesnych zgonów w krajach europejskich spowodowanych emisją pierwotnych drobnych pyłów w Polsce. Emisje PM oceniono na podstawie inwentaryzacji dokonanej w ramach European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP). Zależność ekspozycji od emisji oparto na wynikach wcześniej publikowanych badań, a odpowiedź na ekspozycj, na zanieczyszczenia PM oceniono na podstawie ocen zebranych od sześciu ekspertów eurorejskich zajmujących się zdrowotnymi skuikami zanieczyszczenia powietrza. Z przeprowadzonej oceny wynika, że antropogenna emisja pierwotnych drobnych pyłów w Furnpie powoduje w Polsce kilka tysięcy przedwczesnych zgonów rocznie. Są one wynikiem zarówno emisji w Polsce, jak i transportu pyłów z innych krajów europejskich, mniej więcej w równych częściach. Przedstawiona w artykule konstrukcja będzie rozwijana w celu uzyskania zintegrowanej oceny w pełnej skali, obejmującej zarówno zanieczyszczenia gazowe jak i pyły.

Artykuł omawia metodologię zintegrowanych ocen redukcji zanieczyszczeń powietrza oraz redukcji emisji gazów cieplarnianych. Opisano model RAINS/GAINS opracowany w Międzynarodowym Instytucie Stosowanej Analizy Systemowej (NASA). Omówiono zastosowanie modelu w studiach mających znaczenie dla kształtowania europejskiej polityki środowiskowej, ze szczególnym uwzględnieniem polityki Unii Europejskiej oraz prac w ramach Konwencji EKG ONZ w sprawie transgranicznego zanieczyszczenia powietrza na dalekie odległości. Podkreślono znacznie interakcji i synergii między strategiami kontroli zanieczyszczenia powietrza i redukcji emisji gazów cieplarnianych. Zintegrowane oceny są ważnym elementem działań na rzecz poprawy jakości środowiska w Europie. Dotychczas metody te były stosowane przede wszystkim do badań na poziomie międzynarodowym. Ostatnio znajdują one coraz szersze zastosowanie w badaniach krajowych do szczegółowych analiz na poziomie regionalnym. Celowe jest dalsze rozpowszechnianie zastosowań tej metodologii oraz narzędzi do ocen regionalnych.

W obecnej chwili, gdy alarmująco wysokie stężeniu pyłów w atmosferze powodują przedwczesną śmiertelność tysięcy mieszkańców Europy, a zmiauy klimatu są największym wyzwaniem ochrony środowiska naszej planety, matematyczne modelowanie jakości powietrza i klimatu staje się niezbędnym narzędziem badawczym, jak również niezwykle potrzebnym narzędziem wspomagania polityki ochrony środowiska. W ostatnich latach osiągnięto wielki posiep w omawianej dziedzinie. W pracy przedstawiono zadania i cele modelowania jakości powietrza oraz podstawy modelowania deterministycznego. Ukazano rozwój modeli rcgulatoryjnych oraz numerycznych modeli Eulcrowskich, które aktualnie przyjmują postać tzw. systemów modelowania (modeli trzeciej generacji), pracujących zarówno w trybie offline jak i on-line. Zaprezentowano najnowsze rozwiązania stosowane w modelowaniu meteorologicznym, w modelowaniu przemian chemicznych oraz w regionalnych modelach klimatycznych, wskazując na rozwój modelowania na świecie, w Europie i w Polsce. Omówiono takie kwestę implementacji modeli oraz ich weryfikacji. Pracę podsumowująwnioski i rekomendacje związane z koniecznością rozwoju i integracji modelowania jakości powietrza i klimatu w Polsce.

Praca przedstawia jakościowy.bayesowsk i model niektórych współzależności między cechami sorpcyjnymi mineralnych gleb opróbowanych w południowej Polsce. Właściwości sorpcyjne są ważnymi cechami, współdecydującymi o poziomie nawożenia, zasobności w składniki pokarmowe oraz zdolności do ochrony wód gruntowych przed zanieczyszczeniem. Pojemność wymienna kationów jest powszechnie używanym wskaźnikiem stanu gleb i ich odporności na różnorodne wpływy. Stopień wysycenia kationami zasadowymi jest ważnym czynnikiem kształtowania ryzyka środowiskowego związanego z procesami zakwaszania gleb. Badane gleby reprezentują różne klasy bonitacyjne i typologię. Do oceny współzależności zastosowano model bayesowski. Praca przedstawia jakościowy.bayesowsk i model niektórych współzależności między cechami sorpcyjnymi mineralnych gleb opróbowanych w południowej Polsce. Właściwości sorpcyjne są ważnymi cechami, współdecydującymi o poziomie nawożenia, zasobności w składniki pokarmowe oraz zdolności do ochrony wód gruntowych przed zanieczyszczeniem. Pojemność wymienna kationów jest powszechnie używanym wskaźnikiem stanu gleb i ich odporności na różnorodne wpływy. Stopień wysycenia kationami zasadowymi jest ważnym czynnikiem kształtowania ryzyka środowiskowego związanego z procesami zakwaszania gleb. Badane gleby reprezentują różne klasy bonitacyjne i typologię. Do oceny współzależności zastosowano model bayesowski.

Celem pracy było porównanie składu taksonomicznego i liczebności zespołu orzęsków peryfitonowych zasiedlających różne podłoża: określenie, w jaki sposób czas ekspozycji podłoży wpływa na obfitość tych mikroorganizmów oraz analiza zależność pomiędzy wybranymi właściwościami fizyczno-chemicznymi wód a orzęskami w jeziorze hypertroficznym. Wykazano, że zarówno bogactwo gatunkowe jak i obfitość orzęsków peryfitonowych w największym stopniu determinują zasoby pokarmowe siedliska oraz właściwości chemiczne wód głównie zawartość całkowitego węgla organicznego oraz azotu azotanowego, w mniejszym zaś stopniu rodzaj kolonizowanego podłoża. Czas ekspozycji podłoży wpływał zarówno na wzrost obfitości peryfitonowych orzęsków jak i zmian, ich struktury troficznej. Na początku eksperymentu podłoża były intensywnie kolonizowane przez gatunki typowo bakteriożerne, wraz ze wzrostem czasu ekspozycji podłoży wzrastał udział gatunków wszystkożernych.

Filter bank multicarrier waveform is investigated as a potential waveform for visible light communication broadcasting systems. Imaginary inter-carrier and/or inter-symbol interference are causing substantial performance degradation in the filter bank multicarrier system. Direct current-biased optical filter bank multicarrier modulation overcomes all the problems of direct current-biased optical-orthogonal frequency division multiplexing modulation approaches in terms of speed and bandwidth. However, it also wastes a lot of energy while transforming a true bipolar signal into a positive unipolar signal by adding direct current-bias. In this paper, a flip-filter bank multicarrier-based visible light communication system was introduced to overcome this problem. In this system, a bipolar signal is converted to a unipolar signal by isolating the positive and negative parts, turning them to positive and then delivering the signal. Also, a new channel estimation scheme for a flip-filter bank multicarrier system is proposed which improves the channel estimation performance compared to that of each of the conventional schemes. The proposed system performance is measured in terms of bit error rate, normalized mean squared error, and constellation diagram. The superiority of the proposed scheme over other conventional structures has been successfully verified by MATLAB 2020b simulation experiments results. These results are evaluated under indoor visible light communication standard.