Investigation of Emission Source Heights in FLEXPART 10.02 for the Wildfire in Pedrógão Grande, Portugal, 2017

One of the worst wildfires in Portugal in 2017 on June17- 21 started at the central part of Pedrógão Grande and spread fast to the surrounding areas Góis, Pampilhosa da Serra and Arganil. The wildfire took 64 lives and a large smoke plume was observed. The interest in smoke plumes from wildfires is partly due to their emitting of greenhouse gases (CO2), a large source of aerosols, CO, oxides of nitrogen and other trace gases that can affect the air quality at local and regional scale. The regional scale can be affected because the smoke from wildfires can get elevated and be transported into the free troposphere and the lower stratosphere by either pyro convection or radiative driven convection and can be transported long distances, for example from Canada to Germany. This thesis investigates how the emission source height in a model affects the transport of the smoke plume and compares the simulations with observations. Observations of transport of emissions from wildfires are often done with satellites and in this thesis data from the second modern-era retrospective analysis for research and applications (MERRA2) is used as the observations. In this thesis the numerical model FLEXPART 10.02 is used to calculate the transportation of CO from the wildfire in Pedrógão Grande. The altitude of the emission source top height and bottom height in FLEXPART was changed to see how it affected the smoke plume in the simulation. The agreement between plumes from the observations and the simulation plumes were calculated with the structural similarity (SSIM) index and the change of SSIM index was investigated. The results were that the best similarity for horizontal images was with an emission source height of 100- 300 m, for vertical images at 40°N with an emission source height 0- 1500 m and for vertical images at 41°N with an emission source height 100- 1200. The overall best simulation was the simulation with emission source height 100- 1200 m (average of the three similar
En av de värsta skogsbränderna i Portugal 2017 var den 17–21 juni och började i centrala Pedrógão Grande och spred sig snabbt till de omgivande områdena Góis, Pampilhosa da Serra och Arganil. Skogsbranden tog 64 liv och stora rökplymer observerades. Rökplymer från skogsbränder är intressanta därför att de bland annat är en källa av växthusgaser till exempel koldioxid (CO2), aerosoler, kolmonoxid (CO) och andra spårgaser som kan påverka luftkvaliteten på lokal och regional skala. Den regionala skalan kan påverkas eftersom rök från skogsbränder kan sprida sig upp till den fria troposfären och den nedre stratosfären med konvektion. Konvektion är när luften blir varm av olika skäl och stiger, luften kyls av när den stiger och blir då tyngre och till slut sjunker luften. Det som kan driva konvektion vid en brand är branden själv och strålning och kan transportera röken från branden långa avstånd, till exempel från Kanada till Tyskland. Den här uppsatsen undersöker hur utsläppshöjden (mellan vilka höjder röken släpps ut från) påverkar transporten av rök och jämför beräkningarna med observationer. Observationer av transport av utsläpp från bränder sker ofta med satelliter och i denna uppsats används data från en återanalys av en samling observationer från MERRA2 (the second modern-era retrospective analysis for research and applications) som observationer. En återanalys är ett dataset som räknas med en modell från i tid och rum oregelbundna observationer från historiska och nutida data. I denna uppsats används den numeriska transportmodellen FLEXPART 10.02 för att beräkna transport av kolmonoxid från skogsbranden i Pedrógão Grande. Höjden av utsläppskällans topphöjd och bottenhöjd i FLEXPART ändrades för att se hur det påverkat rökplymen i simuleringen. Likheten mellan rökplymen från observationerna och simuleringarna beräknades sedan med ett test kallat SSIM och förändringen av SSIM indexet undersöktes. Resultaten var att den bästa simuleringen för de horisontella bildern