KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang
Maha Esa karena dengan rahmat, karunia, serta taufik dan hidayah-Nya lah kami
dapat menyelesaikan makalah smoke modelling ini sebatas pengetahuan dan
kemampuan yang dimiliki. Dan juga kami berterima kasih pada Bapak Dr. rer. nat.
I MADE WIRYANA, SSi,SKom,MSc selaku Dosen mata kuliah softskill yang telah
memberikan tugas ini kepada kami.
Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna
dalam rangka menambah wawasan serta pengetahuan kita mengenai pengertian, prinsip
kerja, jenis-jenis smoke modelling.Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di
dalam tugas ini terdapat kekurangan-kekurangan dan jauh dari apa yang kami
harapkan. Untuk itu, kami berharap adanya kritik, saran dan usulan demi
perbaikan di masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna
tanpa sarana yang membangun.
Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi
siapapun yang membacanya. Sekiranya laporan yang telah disusun ini dapat
berguna bagi kami sendiri maupun orang yang membacanya. Sebelumnya kami mohon
maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berkenan dan kami memohon
kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di masa depan.
Depok, Desember2014
Penyusun
1. Imron Abdul ilyas
2. M.Aldi Rizki Ramadhan
3. RamaHara
BAB1
PENDAHULUAN
Perjalanan desain dan gaya huruf latin mulai
diterapkan pada awal masa kejayaan kerajaan ROMAWI. Kejayaan kerajaan Romawi di
abad pertama yang berhasil menaklukkan Yunani, membawa peradaban baru dalam
sejarah Barat dengan diadaptasikannya kesusasteraan, kesenian, agama, serta
alfabet Latin yang dibawa dari Yunani. Pada awalnya alfabet Latin hanya terdiri
dari 21 huruf : A, B, C, D, E, F, G, H, I, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, V, dan
X, kemudian huruf Y dan Z ditambahkan dalam alfabet Latin untuk mengakomodasi
kata yang berasal dari bahasa Yunani. Tiga huruf tambahan J, U dan W dimasukkan
pada abad pertengahan sehingga jumlah keseluruhan alfabet Latin menjadi 26.
Ketika perguruan tinggi pertama kali berdiri di
Eropa pada awal milenium kedua, buku menjadi sebuah tuntutan kebutuhan yang
sangat tinggi. Teknologi cetak belum ditemukan pada masa itu, sehingga sebuah
buku harus disalin dengan tangan. Konon untuk penyalinan sebuah buku dapat
memakan waktu berbulan-bulan. Guna memenuhi tuntutan kebutuhan penyalinan
berbagai buku yang semakin meningkat serta untuk mempercepat kerja para
penyalin (scribes), maka lahirlah huruf Blackletter Script, berupa huruf kecil
yang dibuat dengan bentuk tipis-tebal dan ramping. Efisiensi dapat terpenuhi
lewat bentuk huruf ini karena ketipis tebalannya dapat mempercepat kerja
penulisan. Disamping itu, dengan keuntungan bentuk yang indah dan ramping,
huruf-huruf tersebut dapat ditulisakan dalam jumlah yang lebih banyak diatas
satu halaman buku.
Berikut ini adalah peristiwa-peristiwa penting
dalam sejarah perkembangan desain grafis. Johannes Gutenberg (1398-1468)
menemukan teknologi mesin cetak yang bisa digerakkan pada tahun 1447 dengan
model tekanan menyerupai disain yang digunakan di Rhineland, Jerman untuk
menghasilkan anggur. Ini adalah suatu pengembangan revolusioner yang
memungkinkan produksi buku secara massal dengan biaya rendah, yang menjadi
bagian dari ledakan informasi pada masa kebangkitan kembali Eropa.
1851, The Great Exhibition
Diselenggarakan di taman Hyde London antara bulan
Mei hingga Oktober 1851,pada saat Revolusi industri. Pameran besar ini
menonjolkan budaya dan industri serta merayakan teknologi industri dan disain.
Pameran digelar dalam bangunan berupa struktur besi-tuang dan kaca, sering
disebut juga dengan Istana Kristal yang dirancang oleh Joseph Paxton.
1892, Aristide Bruant, Toulouse-Lautrec
Pelukis post-Impressionist dan ilustrator art
nouveau Prancis, Henri Toulouse-Lautrec melukiskan banyak sisi Paris pada abad
ke sembilan belas dalam poster dan lukisan yang menyatakan sebuah simpati
terhadap ras manusia. Walaupun lithography ditemukan di Austria oleh Alois
Senefelder pada tahun 1796, Toulouse-Lautrec membantu tercapainya peleburan
industri dan seni.
1910, Modernisme
Modernisme terbentuk oleh urbanisasi dan
industrialisasi dari masyarakat Barat. Sebuah dogma yang menjadi nafas desain
modern adalah Form follow Function yang di lontarkan oleh Louis Sullivan.Symbol
terkuat dari kejayan modernisme adalah mesin yang juga diartikan sebagai masa
depan bagi para pengikutnya. Desain tanpa dekorasi lebih cocok dengan bahasa
mesin, sehingga karya-karya tradisi yang bersifat ornamental dan dekoratif
dianggap tidak sesuai dengan estetika mesin
1916, Dadaisme
Suatu pergerakan seni dan kesusasteraan (1916-23)
yang dikembangkan mengikuti masa Perang Dunia Pertama dan mencari untuk
menemukan suatu kenyataan asli hingga penghapusan kultur tradisional dan bentuk
estetik. Dadaism membawa gagasan baru, arah dan bahan, tetapi dengan sedikit keseragaman.
Prinsipnya adalah ketidakrasionalan yang disengaja, sifat yang sinis dan
anarki, dan penolakan terhadap hukum keindahan.
1916, De Stijl
Gaya yang berasal dari Belanda, De Stijl adalah
suatu seni dan pergerakan disain yang dikembangkan sebuah majalah dari nama
yang sama ditemukan oleh Theo Van Doesburg. De Stijl menggunakan bentuk
segi-empat kuat, menggunakan warna-warna dasar dan menggunakan komposisi
asimetris. Gambar dibawah adalah Red and Blue Chair yang dirancang oleh Gerrit
Rietveld.
1918, Constructivism
Suatu pergerakan seni modern yang dimulai di Moscow
pada tahun 1920, yang ditandai oleh penggunaan metoda industri untuk
menciptakan object geometris. Constructivism Rusia berpengaruh pada pandangan
moderen melalui penggunaan huruf sans-serif berwarna merah dan hitam diatur
dalam blok asimetris. Gamabr dibawah adalah model dari Menara Tatlin, suatu
monumen untuk Komunis Internasional.
1919, Bauhaus
Bauhaus dibuka pada tahun 1919 di bawah arahan
arsitek terkenal Walter Gropius. Sampai akhirnya harus ditutup pada tahun 1933,
Bauhaus memulai suatu pendekatan segar untuk mendisain mengikuti Perang Duni
Pertama, dengan suatu gaya yang dipusatkan pada fungsi bukannya hiasan.
1928-1930, Gill Sans
Tipograper Eric Gill belajar pada Edward Johnston
dan memperhalus tipe huruf Underground ke dalam Gill Sans. Gill Sans adalah
sebuah jenis huruf sans serif dengan proporsi klasik dan karakteristik
geometris lemah gemulai yang memberinya suatu kemampuan beraneka ragam (great
versatility).
1931, Harry Beck
Perancang grafis Harry Back ( 1903-1974)
menciptakan peta bawah tanah London (London Underground Map) pada tahun 1931.
Sebuah pekerjaan abstrak yang mengandung sedikit hubungan ke skala fisik. Beck
memusatkan pada kebutuhan pengguna dari bagaimana cara sampai dari satu stasiun
ke stasiun yang lain dan di mana harus berganti kereta.
1950s, International Style
International atau Swiss style didasarkan pada
prinsip revolusioner tahun 1920an seperti De Stijl, Bauhaus dan Neue
Typography, dan itu menjadi resmi pada tahun 1950an. Grid, prinsip matematika,
sedikit dekorasi dan jenis huruf sans serif menjadi aturan sebagaimana
tipografi ditingkatkan untuk lebih menunjukkan fungsi universal daripada
ungkapan pribadi.
1951, Helvetica
Diciptakan oleh Max Miedinger seorang perancang
dari Swiss, Helvetica adalah salah satu tipe huruf yang paling populer dan
terkenal di dunia. Berpenampilan bersih, tanpa garis-garis tak masuk akal
berdasarkan pada huruf Akzidenz-Grotesk. Pada awalnya disebut Hass Grostesk, nama
tersebut diubah menjadi Helvetica pada tahun 1960. Helvetica keluarga mempunyai
34 model ketebalan dan Neue Helvetica mempunyai 51 model.
1960s, Psychedelia and Pop Art
Kultur yang populer pada tahun 1960an seperti
musik, seni, disain dan literatur menjadi lebih mudah diakses dan merefleksikan
kehidupan sehari-hari. Dengan sengaja dan jelas, Pop Art berkembang sebagai
sebuah reaksi perlawanan terhadap seni abstrak. Gambar dibawah adalah sebuah
poster karya Milton Glaser yang menonjolkan gaya siluet Marcel Duchamp
dikombinasikan dengan kaligrafi melingkar. Di cetak lebih dari 6 juta
eksemplar.
1984, migr
Majalah disain grafis Amerika, migr adalah
publikasi pertama untuk menggunakan komputer Macintosh, dan mempengaruhi
perancang grafis untuk beralih ke desktop publishing ( DTP). Majalah ini juga
bertindak sebagai suatu forum untuk eksperimen tipografi.
1.Bagian yang terkesan didalam
kadang-kadang juga terkesan di luar.
• Intensity Cues
Merupakan teknik penampilan kedalaman dengan
memberikan intensitas yang lebih tinggi (dengan cara penebalan garis) pada
garis-garis yang lebih dekat dengan pengamat.
• Pandangan Stereoskopis
Merupakan teknik untuk menunjukkan kedalaman objek
dengan cara membangkitkan citra objek secara stereoskopis. Contohnya jika kita
melihat dua objek yang sama persis, maka mata kiri ditujukan ke objek yang
terletak di sebelah kiri dan mata kanan ditujukan ke objek yang terletak di
sebelah kanan.
• Teknik Arsiran
Teknik arsiran memanfaatkan sumber cahaya sintesis
untuk menunjukkan kedalaman dan bentuk yang sesungguhnya dari suatu objek
sehingga akan menghasilkan bayangan dari objek tersebut.
2. Pemodelan Objek 3D
Didalam pemodelan objek 3D, terdapat geometri dan
topologi. Geometri ini meliputi ukuran, misalnya lokasi, titik, atau ukuran
objek. Topologi digunakan untuk menunjukkan bagaimana titik-titik disatukan
untuk membentuk polygon, lalu bagaimana poligon-poligon disusun untuk membentuk
objek yang dimaksud. Selain itu diperlukan juga informasi tambahan, misalnya
warna dari setiap permukaan yang menyusun objek.
3. Sistem Koordinat Cartesius
Berfungsi untuk merekam lokasi setiap titik yang
ada pada objek tersebut yang dicatat pada sistem koordinat cartesian 3D.
4. Sistem Koordinat Spheris
Pada sistem koordinat spheris, sebuah titik
dianggap terletak pada kulit bola yang memiliki jari-jari tertentu dan titik
pusat berhimpit dengan titik pusat sistem koordinat. Dari sembarang titik yang
terletak pada kulit bola tersebut, misalnya titik U, dikenal besaran kolatitud
dan azimuth. Kolalitud adalah besarnya sudut yang dibentuk oleh sumbu z dengan
garis yang ditarik dari titik yang dimaksud.
5. Model Rangka
Pemodelan grafik 3D secara rangka perlu
memperhatikan dua aspek. Aspek geometri dan aspek topologi. Aspek geometri
berisi informasi tentang lokasi setiap titik yang membentuk objek 3D tersebut.
Informasi tentang lokasi titik biasanya dituliskan dalam bentuk daftar titik.
Dari informasi tersebut, bisa ditentukan panjang garis dari satu titik ke titik
yang lain bersama-sama dengan informasi topologi. Aspek topologi atau
ketersambungan digunakan untuk menunjukkan daftar garis dari objek 3D. Dari
daftar garis juga bisa ditentukan daftar bidang.
6. Proyeksi
Suatu objek rangka 3D yang disinari dari arah
tertentu membentuk bayangan pada permukaan gambar.
7. Transformasi Objek 3D
Menggubah struktur data titik ke struktur data
vector.
Menentukan dan menghitung transformasi.
Mengubah kembali struktur data vector ke struktur
data titik. Mengubah struktur data vector 3D menjadi titik 3D. Mengubah
Struktur data vector 3D menjadi titik 2D, dengan mengabaikan sumbu z.
Menggambar objek
Desain Pemodelan Grafik
Pemodelan adalah membentuk suatu benda-benda atau
obyek. Membuat dan mendesain obyek tersebut sehingga terlihat seperti hidup.
Sesuai dengan obyek dan basisnya, proses ini secara keseluruhan dikerjakan di
komputer. Melalui konsep dan proses desain, keseluruhan obyek bisa
diperlihatkan secara 3 dimensi, sehingga banyak yang menyebut hasil ini sebagai
pemodelan 3 dimensi (3D modelling).
Ada beberapa aspek yang harus dipertimbangkan bila
membangun model obyek, kesemuanya memberi kontribusi pada kualitas hasil akhir.
Hal-hal tersebut meliputi metoda untuk mendapatkan atau membuat data yang
mendeskripsikan obyek, tujuan dari model, tingkat kerumitan, perhitungan biaya,
kesesuaian dan kenyamanan, serta kemudahan manipulasi model. Proses pemodelan
3D membutuhkan perancangan yang dibagi dengan beberapa tahapan untuk
pembentukannya. Seperti obyek apa yang ingin dibentuk sebagai obyek dasar, metoda
pemodelan obyek 3D, pencahayaan dan animasi gerakan obyek sesuai dengan urutan
proses yang akan dilakukan.
Motion Capture/Model 2D
Yaitu langkah awal untuk menentukan bentuk model
obyek yang akan dibangun dalam bentuk 3D. Penekanannya adalah obyek berupa
gambar wajah yang sudah dibentuk intensitas warna tiap pixelnya dengan metode
Image Adjustment Brightness/Contrast, Image Color Balance, Layer Multiply, dan
tampilan Convert Mode RGB dan format JPEG. Dalam tahap ini digunakan aplikasi
grafis seperti Adobe Photoshop atau sejenisnya. Dalam tahap ini proses
penentuan obyek 2D memiliki pengertian bahwa obyek 2D yang akan dibentuk
merupakan dasar pemodelan 3D.
Keseluruhan obyek 2D dapat dimasukkan dengan jumlah
lebih dari satu, model yang akan dibentuk sesuai dengan kebutuhan. Tahap
rekayasa hasil obyek 2D dapat dilakukan dengan aplikasi program grafis seperti
Adobe Photoshop dan lain sebagainya, pada tahap pemodelan 3D, pemodelan yang
dimaksud dilakukan secara manual. Dengan basis obyek 2D yang sudah ditentukan
sebagai acuan. Pemodelan obyek 3D memiliki corak yang berbeda dalam
pengolahannya, corak tersebut penekanannya terletak pada bentuk permukaan
obyek.
Dasar Metode Modeling 3D
Ada beberapa metode yang digunakan untuk pemodelan
3D. Ada jenis metode pemodelan obyek yang disesuaikan dengan kebutuhannya
seperti dengan nurbs dan polygon ataupun subdivision. Modeling polygon
merupakan bentuk segitiga dan segiempat yang menentukan area dari permukaan
sebuah karakter. Setiap polygon menentukan sebuah bidang datar dengan
meletakkan sebuah jajaran polygon sehingga kita bisa menciptakan bentuk-bentuk
permukaan
Untuk mendapatkan permukaan yang halus, dibutuhkan
banyak bidang polygon. Bila hanya menggunakan sedikit polygon, maka object yang
didapat akan terbagi sejumlah pecahan polygon. Sedangkan Modeling dengan NURBS
(Non-Uniform Rational Bezier Spline) merupakan metode paling populer untuk
membangun sebuah model organik. Kurva pada Nurbs dapat dibentuk dengan hanya
tiga titik saja. Dibandingkan dengan kurva polygon yang membutuhkan banyak
titik (verteks) metode ini lebih memudahkan untuk dikontrol. Satu titik CV
(Control verteks) dapat mengendalikan satu area untuk proses tekstur.
Proses Rendering
Tahap-tahap di atas merupakan urutan yang standar
dalam membentuk sebuah obyek untuk pemodelan, dalam hal ini texturing
sebenarnya bisa dikerjakan overlap dengan modeling, tergantung dari tingkat
kebutuhan. Rendering adalah proses akhir dari keseluruhan proses pemodelan
ataupun animasi komputer. Dalam rendering, semua data-data yang sudah
dimasukkan dalam proses modeling, animasi, texturing, pencahayaan dengan
parameter tertentu akan diterjemahkan dalam sebuah bentuk output. Dalam
standard PAL system, resolusi sebuah render adalah 720 x 576 pixels.
Bagian rendering yang sering digunakan:
Field Rendering
Field rendering sering digunakan untuk mengurangi
strobing effect yang disebabkan gerakan cepat dari sebuah obyek dalam rendering
video.
Shader
Shader adalah sebuah tambahan yang digunakan dalam
3D software tertentu dalam proses special rendering. Biasanya shader diperlukan
untuk memenuhi kebutuhan special effect tertentu seperti lighting effects,
atmosphere, fog dan sebagainya.
Texturing
Proses texturing ini untuk menentukan karakterisik
sebuah materi obyek dari segi tekstur. Untuk materi sebuah object bisa
digunakan aplikasi properti tertentu seperti reflectivity, transparency, dan
refraction. Texture kemudian bisa digunakan untuk meng-create berbagai variasi
warna pattern, tingkat kehalusan/kekasaran sebuah lapisan object secara lebih
detail.
Image dan Display
Merupakan hasil akhir dari keseluruhan proses dari
pemodelan. Biasanya obyek pemodelan yang menjadi output adalah berupa gambar
untuk kebutuhan koreksi pewarnaan, pencahayaan, atau visual effect yang
dimasukkan pada tahap teksturing pemodelan. Output images memiliki Resolusi
tinggi berkisar Full 1280/Screen berupa file dengan JPEG,TIFF, dan lain-lain.
Dalam tahap display, menampilkan sebuah bacth Render, yaitu pemodelan yang
dibangun, dilihat, dijalankan dengan tool animasi. Selanjutnya dianalisa apakah
model yang dibangun sudah sesuai tujuan. Output dari Display ini adalah berupa
*.Avi, dengan Resolusi maksimal Full 1280/Screen dan file *.JPEG.
Ada beberapa metode yang digunakan untuk pemodelan
3D. Metode pemodelan obyek disesuaikan dengan kebutuhannya seperti dengan nurbs
dan polygon ataupun subdivision. Modeling polygon merupakan bentuk segitiga dan
segiempat yang menentukan area dari permukaan sebuah karakter. Setiap polygon
menentukan sebuah bidang datar dengan meletakkan sebuah jajaran polygon
sehingga kita bisa menciptakan bentuk-bentuk permukaan. Untuk mendapatkan
permukaan yang halus, dibutuhkan banyak bidang polygon. Bila hanya digunakan
sedikit polygon, maka object yang didapatkan akan terbagi menjadi
pecahan-pecahan polygon.
Sedangkan Modeling dengan Nurbs (Non-Uniform
Rational Bezier Spline) adalah metode paling populer untuk membangun sebuah
model organik. Hal ini dikarenakan kurva pada Nurbs dapat dibentuk dengan hanya
tiga titik saja. Dibandingkan dengan kurva polygon yang membutuhkan banyak
titik (verteks) metode ini lebih memudahkan untuk dikontrol. Satu titik CV
(Control verteks) dapat mengendalikan satu area untuk proses tekstur.
Desain permodelan grafik sangat berkaitan dengan grafik
komputer. Berikut adalah kegiatan yang berkaitan dengan grafik komputer:
Pemodelan geometris: menciptakan model matematika
dari objek-objek 2D dan 3D.
Rendering: memproduksi citra yang lebih solid dari
model yang telah dibentuk.
Animasi: Menetapkan/menampilkan kembali tingkah
laku/behaviour objek bergantung waktu.
Graphics Library/package(contoh : OpenGL) adalah
perantara aplikasi dan display hardware(Graphics System).
Application program memetakan objek aplikasi ke
tampilan/citra dengan memanggil graphics library.
Hasil dari interaksi user menghasilkan/modifikasi
citra.
Citra merupakan hasil akhir dari sintesa, disain,
manufaktur, visualisasi dll.
Kerangka Grafik Komputer
Pemodelan Geometris
Transformasi dari suatu konsep (atau suatu benda nyata)
ke suatu model geometris yang bisa ditampilkan pada suatu komputer :
Shape/bentuk
Posisi
Orientasi (cara pandang)
Surface Properties/Ciri-ciri Permukaan (warna,
tekstur)
Volumetric Properties/Ciri-ciri volumetric
(ketebalan/pejal, penyebaran cahaya)
Lights/cahaya (tingkat terang, jenis warna)
Dan lain-lain …
Pemodelan Geometris yang lebih rumit :
Jala-jala segi banyak: suatu koleksi yang besar
dari segi bersudut banyak, dihubungkan satu sama lain.
Bentuk permukaan bebas: menggunakan fungsi polynomial
tingkat rendah.
CSG: membangun suatu bentuk dengan menerapkan
operasi boolean pada bentuk yang primitif.
Elemen-elemen Pembentuk Grafik Geometri
Pemrosesan Citra untuk Ditampilkan di Layar
Grafik(Graphics)
Graphic adalah presentasi visual pada sebuah
permukaan seperti dinding, kanvas, layar komputer, kertas, atau batu bertujuan
untuk memberi tanda, informasi, ilustrasi, atau untuk hiburan. Contohnya
adalah: foto, gambar,Line Art, grafik, diagram, tipografi, angka, simbol,
desain geometris, peta, gambar teknik, dan lain-lain. Seringkali dalam bentuk
kombinasi teks, ilustrasi, dan warna.
Terdapat 2 jenis grafik, yaitu:
Grafik Raster
Raster. Dimana setiap pixel didefinisikan secara
terpisah. Model data raster merepresentasikan fitur-fitur ke dalam bentuk
matrik yang berkelanjutan. Setiap layer merepresentasikan satu atribut
(meskipun atribut lain dapat diikutsertakan ke dalam sel matrik). Entiti
spasial raster disimpan di dalam layer yang secara fungsionalitas direlasikan
dengan unsur-unsur petanya. Contoh sumber entiti spasial raster adalah citra
satelit (misalnya Ikonos). Vector. Dimana formula matematika digunakan untuk
menggambar graphics primitives (garis, kotak, lingkaran,elips, dll) dan
menggunakan attributnya. Gambar vektor biasanya berukuran lebih kecil,
gambarnya tidak pecah, dan semua manipulasi dilakukan melalui rumus. Grafik
Raster(Bitmap)
Grafik Raster adalah representasi dari citra
grafis, terdiri dari susunan titik-titik elemen gambar(piksel). Setiap
pikselnya memiliki nilai-nilai warna yang dipresentasikan secara numerik.
Jumlah kemungkinan warna yang dapat ditampilkan tergantung dari satuan bit yang
dimiliki gambar tersebut. Gambar 8 bit berarti kemungkinan warna yang dapat
ditampilkan oleh piksel-piksel tersebut sebanyak 2 pangkat 8 = 256 warna.
Jumlah warna yang boleh dimiliki oleh suatu gambar dinamakan intensitas.
Biasanya dikenal istilah 256 warna, high color, 16 juta warna (true color)
gradasi abu-abu (grayscale), serta hitam-putih (black & white). Jumlah
warna maksimum dari gambar dapat dilihat dari jenis filenya. Misalnya file
berekstensi .jpg memiliki maksimum 16 juta warna, atau file yang berekstensi
.gif memiliki jumlah warna maksimum 256.
Resolusi dari gambar raster dinyatakan dalam satuan
dot per inch(dpi) atau pixel per inch(ppi). Terkadang saat memindai foto dengan
resolusi tinggi, saat dilihat melalui monitor komputer tampak lebih besar. Hal
itu dikarenakan standar display monitor memiliki resolusi yang lebih rendah.
Umumnya monitor komputer memiliki resolusi sekitar 70 sampai 100 piksel per
inchi, tergantung dari monitor yang dipakai dan pengaturan layarnya. Contoh
ekstensi file bitmap adalah BMP, JPG, TIFF, GIF, PCX, PSD, PICT(MacOS), dan
lain-lain.
Grafik Vektor
Grafik vektor adalah objek gambar terbentuk melalui
kombinasi titik-titik dan garis dengan menggunakan rumusan matematika tertentu.
Gambar Vektor tersusun atas objek garis, kurva, bentukan(shape) dan memiliki
atribut seperti : isian warna, isian tekstur, garis tepi. Masing - masing objek
tersebut terwujud dari hasil pemetaan koordinat dan persamaan matematis untuk
dipakai dalam algoritma. Ukuran file dari gambar vektor grafis dipengaruhi oleh
kompleksitas dari persamaaan vektor yang digunakan. Misalnya jika ada objek
bergambar garis lurus, dan objek dengan garis-garis kecil tidak beraturan, maka
ukuran dari objek bergambar garis lurus lebih kecil dari pada garis tidak
beraturan tadi. Contoh gambar vektor adalah ilustrasi, kartun, logo, dan text.
Gambar vektor bersifat resolution independent, artinya kualitas gambar tidak
tergantung dari resolusi yang digunakan. Contoh ekstensi file vektor adalah AI,
CDR, FH, DXF, CMG, dan lain-lain.
Grafik adalah karangan visual yang dapat memberi
satu atau lebih keterangan visual. Grafik ini bisa juga diartikan sebagai kombinasi
dari gambar-gambar, lambang-lambang, simbol-simbol, huruf, angka, kata,
lukisan, sketsa yang dijadikan satu kategori untuk memberikan konsep dan juga
ide dari pengirim kepada sasarannya dalam menyampaikan informasi.
Animasi
Animasi adalah suatu rangkaian gambar diam secara
inbeethwin dengan jumlah yang banyak, bila kita proyeksikan akan terlihat
seolah – olah hidup (bergerak), seperti yang pernah kita lihat film – film
kartun di tevisi maupun dilayar lebar jadi Animasi kita simpulkan menghidupkan
benda diam diproyeksikan menjadi bergerak.
Animasi komputer
adalah seni menghasilkan gambar bergerak melalui
penggunaan komputer dan merupakan sebagian bidang komputer grafik dan animasi.
Animasi semakin banyak dihasilkan melalui grafik komputer 3D visual, walaupun
grafik komputer 2D masih banyak ada.
Jenis animasi yang banyak dikenal adalah animasi 2D
dan 3D visual. Perbedaan dari animasi 2D dan 3D visual adalah dilihat dari
sudut pandangnya. Animasi 2D menggunakan koordinat x dan y, sedangkan animasi
3D visual menggunakan koordinat x, y dan z yang memungkinkan kita dapat melihat
sudut pandang objek secara lebih nyata.
3D animasi
adalah hari bermata presentasi grafis yang dicapai
melalui perangkat lunak komputer dan digital generator. Ini grafis alat modern
sekarang norma dalam gerakan gambar, video presentasi format, film-film
animasi, iklan komersial, dan virtual berjalan melalui web presentasi dan
barang. Kita sekarang menyaksikan grafis 3D animasi dalam berbagai bentuk yang
meliputi presentasi 3D, audio visual ilustrasi, 3D ilmiah dan medis grafis dan
banyak lainnya sehari-hari aplikasi.
Animasi 2D (2 Dimensi)
Animasi ini yang paling akrab dengan keseharian
kita. Biasa juga disebut dengan film kartun. Kartun sendiri berasal dari kata
Cartoon, yang artinya gambar yang lucu. Memang, film kartun itu kebanyakan film
yang lucu. Contohnya banyak sekali, baik yang di TV maupun di Bioskop.
Misalnya: Looney Tunes, Pink Panther, Tom and Jerry, Scooby Doo, Doraemon,
Mulan, Lion King, Brother Bear, Spirit, dan banyak lagi. Meski yang populer
kebanyakan film Disney, namun bukan Walt Disney sebagai bapak animasi kartun.
Contoh lainnya adalah Felix The Cat, si kucing hitam. Umur si kucing itu sudah
lumayan tua, dia diciptakan oleh Otto Messmer pada tahun 1919. Namun sayang,
karena distribusi yang kurang baik, jadi kita sukar untuk menemukan
film-filmnya. Bandingkan dengan Walt Disney yang sampai sekarang masih ada
misalnya Snow White and The Seven Dwarfs (1937) dan Pinocchio (1940).
Animasi 3D (3 Dimensi)
Perkembangan teknologi dan komputer membuat teknik
pembuatan animasi 3D semakin berkembang dan maju pesat. Animasi 3D visualadalah
pengembangan dari animasi 2D. Dengan animasi 3D, karakter yang diperlihatkan
semakin hidup dan nyata, mendekati wujud manusia aslinya. Semenjak Toy Story
buatan Disney (Pixar Studio), maka berlomba-lombalah studio film dunia
memproduksi film sejenis. Bermunculanlah, Bugs Life, AntZ, Dinosaurs, Final
Fantasy, Toy Story 2, Monster Inc., hingga Finding Nemo, The Incredible, Shark
Tale. Cars, Valian. Kesemuanya itu biasa juga disebut dengan animasi 3D atau
CGI (Computer Generated Imagery).
Grafik mempunyai 2 model yaitu grafik model 2
Dimensi dan grafik model 3 Dimensi.
Grafik Komputer 2D
Grafik komputer 2D adalah pembuatan objek gambar yang
masih berbasis gambar dengan perspektif 2 titik. Contohnya seperti gambar teks,
bangun 2D seperti segitiga, persegi, lingkaran dsb. Obyek grafik 2-D ini
terdiri dari sekumpulan titik-titik 2-D yang dihubungkan dengan garis lurus
baik berupa polyline, polygon atau kurva. Obyek grafik 2-D ini dinyatakan
sebagai array 1-D, atau linked-list. Grafik komputer 2D kebanyakan digunakan
pada aplikasi yang digunakan hanya untuk mencetak dan menggambar seperti
tipografi, gambar, kartun,iklan, poster dll.
Bagian-bagian dari grafik 2 Dimensi :
Pixel Art
Pixel art adalah sebuah bentuk seni digital yang
diciptakan melalui penggunaan perangkat lunak grafik raster di mana gambar akan
diedit pada tingkat pixel. Pixel art dapat ditemukan pada komputer atau
game-game lama, dan juga dapat ditemukan pada handphoneyang masih menggunakan
layar monochrome.
Pixel Art mempunyai beberapa teknik yaitu:
Garis Lurus
Di dalam pixel art, kita tidak bisa menggambar
sembarang garis, karena jika kita tidak melakukannya dengan benar, garis
tersebut akan terlihat ‘jaggy’ atau tidak halus.
Garis Melengkung
Untuk pelengkungan, pixel yang digambar pada setiap
lengkungan harus konsisten dan berurutan, agar hasilnya terlihat halus. Garis
lengkung yang baik harus menggunakan formasi pixel 6 > 3 > 2 > 1,
sedangkan garis lengkung yang buruk hanya menggunakan formasi 3 > 1 > 3.
Dithering
Dalam pixel art, proses membuat sebuah gradiasi,
yaitu dengan menggunakan teknik dithering. Dithering adalah salah satu teknik
dari program komputer untuk memprediksi suatu warna tertentu berdasarkan dari
pencampuran warna-warna lainnya, ketika warna yang dimaksud tidak ada.
Anti-aliasing
Teknik anti-aliasing digunakan untuk memberikan
tampilan yang lebih halus pada garis lengkung. Jika kita membuat sebuah garis
melengkung di photoshop, lalu diperpesar tampilannya, maka akan terlihat
formasi pixel seperti berikut ini:
Untuk menerapkan teknik anti alias ini, dapat
dilakukan dengan membuat warna utama yang diiringii dengan warna yang value-nya
lebih kecil dari warna utama, atau yang value-nya mendekati warna background
jika kita ingin agar garis terintegrasi dengan background.
Vector graphics
Berbeda dengan pixel, grafik vektor merupakan
representasi dari gambar dengan berupa array pixel. Dimana keunggulannya adalah
pada resolusi berapapun dan tingkat pembesaran apapun gambar yang dihasilkan
tetap (tidak blur atau pecah)
Grafik Komputer 3D
Grafik komputer 3D merupakan suatu grafis yang
menggunakan 3 titik perspektif dengan cara matematis dalam melihat suatu objek,
dimana gambar tersebut dapat dilihat secara menyeluruh dan nyata. Untuk
perangkat-perangkat lunak yang digunakan untuk grafik komputer 3D ini banyak
bergantung pada aloritma-algoritma. Obyek 3-D adalah sekumpulan titik-titik 3-D
(x,y,z) yang membentuk luasan-luasan (face) yang digabungkan menjadi satu
kesatuan. Face adalah gabungan titik-titik yang membentuk luasan tertentu atau
sering dinamakan dengan sisi.
Grafik tiga dimensi adalah bidang penelitian yang
akan terus berkembang seiring dengan berkembangnya perangkat keras. Para
peneliti maupun praktisi industri menggunakan grafik tiga dimensi untuk
menvisualisasikan data yang ada sehingga lebih mudah untuk dianalisa. Selain
untuk visualisasi data, grafik tiga dimensi juga banyak digunakan untuk efek
film, simulasi, dan game.
Ray tracing merupakan metode penggambaran tiga
dimensi yang banyak digunakan untuk menvisualisasikan suatu bentuk atau objek
sehingga mendekati kualitas foto (foto realistik). Ray racing merupakan metode
penggambaran yang mudah dipahami secara konseptual tetapi pada implementasinya
terdapat kelemahan. Salah satu kelemahan pada ray tracing adalah daya komputasi
yang dibutuhkan untuk perhitungan sangat besar sehingga diperlukan metode
tambahan untuk mempercepat proses perhitungan.
Beberapa kemajuan utama dalam computer grafik 3D:
1. Flat shading : suatu teknik shades masing-masing
polygon dari suatu objek berdasarkan pada polygon “normal” dan posisi serta
intensitas sumber cahaya.
2. Gouraud shading : ditemukan oleh Henri Gouraud
pada tahun 1971 dengan teknik resource-conscious yang digunakan untuk menirukan
shade dengan permukaan lembut dan penyisipan warna puncak antarpermukaan
polygon.
3. Texture mapping : suatu teknik untuk menirukan
detail permukaan dengan pemetaan gambar (tekstur) menjadi polygons.
4. Phong shading : ditemukan oleh Bui Tuong Phong;
suatu teknik shading yang lembut penyisipan yang puncak mendekati normal
pencahayaan dari polygon curved-surface dengan antarpermukaan; model
pencahayaan meliputi glossy reflection dengan suatu tingkatan permukaan yang
halus.
5. Bump mapping : ditemukan oleh Jim Blinn, suatu
teknik normal-perturbation yang digunakan untuk menirukan permukaan yang tidak
rata atau mengerut.
6. Ray Tracing : suatu metode berdasarkan pada
prinsip fisik dari ilmu optic geometris yang bisa menirukan pantulan berulang
dan transparan.
System perancangan terbantu computer (Computer Aided
Design = CAD) memungkinkan pemakai untuk memanipulasi model komponen-komponen
mesinm badan mesin, pesawat terbang, dan lain-lain, yang secara keseluruhan
harus dinyatakan seperti apa yang akan terbentuk. Terapan-terapan grafik 3D
berbeda dengan terapan-terapan grafik 2D, tidak hanya karena penambahan dimensi
dari dua menjadi tiga, tetapi yang lebih utama adalah cara menampilkan suatu
realita (realism) dari objek yang sebenarnya ke layar tampilan.
Dalam program simulasi, misalnya, semakin tinggi
derajat realita yang bisa disajikan, program simulasi tersebut menjadi lebih
menarik. Penampilan citra yang realities dari objek 3D pada layar tampilan 2D
menimbulkan beberapa persoalan yang harus ditangani. Beberapa persoalan yang
segera terlihat, antara lain adalah bagaimana kedalaman dan cara memberikan
warna pada objek agar kelihatan lebih menarik.
Tools Pendukung Pemodelan Grafik Komputer :
1. Aplikasi Pengolah Tata Letak (Layout) Program
ini sering digunakan untuk keperluan pembuatan pamflet, brosur, booklet,
poster, undangan dan lain yang sejenis. Program ini mampu mengatur penempatan
teks dan gambar yang diambil dari program lain (seperti Adobe Photoshop). Yang
termasuk dalam kelompok ini adalah: Adobe FrameMaker, Adobe In Design, Adobe
PageMaker, Corel Ventura, Microsoft Publisher, Quark Xpress.
2. Aplikasi Pengolah Vektor/Garis Program yang
termasuk dalam kelompok ini dapat digunakan untuk membuat gambar dalam bentuk
vektor/garis sehingga sering disebut sebagai Illustrator Program. Seluruh objek
yang dihasilkan berupa kombinasi beberapa garis, baik berupa garis lurus maupun
lengkung. Aplikasi yang termasuk dalam kelompok ini adalah: Adobe Illustrator,
Beneba Canvas, CorelDraw, Macromedia Freehand, Metacreations Expression,
Micrografx Designer, Inkscape.
3. Aplikasi Pengolah Pixel/Gambar Program yang
termasuk dalam kelompok ini dapat dimanfaatkan untuk mengolah gambar/manipulasi
foto (photo retouching). Objek yang diolah dalam progam-program tersebut
dianggap sebagai kombinasi beberapa titik/pixel yang memiliki kerapatan dan
warna tertentu, misalnya, foto. Gambar dalam foto terbentuk dari beberapa
kumpulan pixel yang memiliki kerapatan dan warna tertentu. Meskipun begitu,
program yang termasuk dalam kelompok ini dapat juga mengolah teks dan garis,
akan tetapi dianggap sebagai kumpulan pixel. Objek yang diimpor dari program
pengolah vektor/garis, setelah diolah dengan program pengolah pixel/titik
secara otomatis akan dikonversikan menjadi bentuk pixel/titik. Yang termasuk
dalam aplikasi ini adalah: Adobe Photoshop, Corel Photo Paint, Macromedia Xres,
Metacreations Painter, Metacreations Live Picture, Micrografx Picture
Publisher, Microsoft Photo Editor, QFX, Wright Image, Pixelmator, Manga studio,
Gimp dan Pos Free Photo Editor.
4. Aplikasi Pengolah Film/Video Program yang
termasuk dalam kelompok ini dapat dimanfaatkan untuk mengolah film dalam
berbagai macam format. Pemberian judul teks (seperti karaoke, teks terjemahan,
dll) juga dapat diolah menggunakan program ini. Umumnya, pemberian efek khusus
(special effect) seperti suara ledakan, desingan peluru, ombak, dan lain-lain
juga dapat dibuat menggunakan aplikasi ini. Yang termasuk dalam kategori ini
adalah: Adobe After Effect, Power Director, Show Biz DVD, Ulead Video Studio,
Element Premier, Easy Media Creator, Pinnacle Studio Plus, WinDVD Creater, Nero
Ultra Edition dan Camtasia Studio
BAB 2
SMOKE
MODELLING
Smoke modeling (pemodelan asap ) ini merupakan
sebuah tekhnik untuk mensimulasikan cara asap akan berprilaku dalam peristiwa
kebakaran. Simulasi asapnya berupa grafik atau efek yang timbul dari kebakaran.
Selain itu ada cara yang lebih alami untuk model gerakan asap adalah untuk
mensimulasikan persamaan dinamika fluida secara langsung. Selain fluida,
kecepat dan kepadatan dari asap itu sendiri dihitung dengan menggunakan
algoritma fisika. Dan di dalam simulasi pemodelan asap itu sendiri menggunakan
model berbasis cairan volumetrik, dengan hasil output akhir sebagai voxel grid.
Pengertian asap sendiri adalah suspensi partikel
kecil di udara atau aerosol yang berasal dari pembakaran tak sempurna dari
suatu bahan bakar. Asap umumnya merupakan produk samping yang tak diinginkan
dari api serta pendiangan, tapi dapat juga digunakan untuk pembersihan hama,
komunikasi, pertahanan atau penghirupan tembakau atau obat bius. Asap kadang
digunakan sebagai agen pemberi rasa , pengawet untuk berbagai bahan makanan,
dan bahan baku asap cair.
Belajar merupakan fitrah dan kebutuhan setiap
manusia. Berbagai macam model pembelajaran telah diterapkan maupun sedang
diujicobakan untuk mencapai tujuan akhir belajar yang diharapkan. Berikut ini
beberapa pengertian model pembelajaran menurut para ahli. Model merupakan suatu
rancangan yang dibuat khusus dengan menggunakan langkah-langkah yang sistematis
untuk diterapkan dalam suatu kegiatan. Selain itu juga model sering disebut
dengan desain yang dirancang sedemikian rupa untuk kemudian diterapkan dan
dilaksankan.
Menurut Komaruddin (Sagala, Syaiful, 2006: 175)
model diartikan sebagai kerangka konseptual yang digunakan sebagai pedoman
dalam melakukan kegiatan. Model dapat dipahami sebagai: (1) suatu tipe atau
desain; (2) suatu deskripsi atau analogi yang dipergunakan untuk membantu
proses visualisasi sesuatu yang tidak dapat dengan langsung diamati; (3) suatu
sistem asumsi-asumsi, data-data dan interferensi-interferensi yang dipakai
untuk menggambarkan secara matematis suatu obyek atau peristiwa; (4) suatu
desain yang disederhanakan dari suatu sistem kerja, suatu terjemahan realitas
yang disederhanakan; (5) suatu deskripsi dari suatu sistem yang mungkin atau
imajiner; dan (6) penyajian yang diperkecil agar dapat menjelaskan dan
menunjukkan sifat bentuk aslinya.
Model mengajar menurut Joyce dan Weil (Sagala,
Syaiful 2006: 176) adalah “suatu deskripsi dari lingkungan belajar yang menggambarkan
perencanaan kurikulum, kursus-kursus, desain unit-unit pelajaran dan
pembelajaran, perlengkapan belajar, buku-buku pelajaran, buku-buku kerja,
program multimedia dan bantuan belajar melalui program komputer”.
Ada dua jenis utama pemodelan asap yang tersedia,
pemodelan asap zone dan pemodelan asap CFD. Pemodelan asap Zone adalah suatu
teknik yang didasarkan pada persamaan yang berasal dari eksperimen praktis.
Seperti bangunan yang sedang dipertimbangkan, asalkan geometri fisik dan
skenario kebakaran mungkin berada dalam keterbatasan tes api yang telah
dilakukan. Model asap zona bisa diterima untuk memprediksi laju aliran asap.
Pemodelan asap CFD yakni dasar dari teknik ini adalah bahwa ruang yang akan
dimodelkan dibangun ke dalam program komputer, yang memecah ruang ke sejumlah
besar sel-sel individual (biasanya ratusan ribu). Program komputer kemudian
menggunakan hukum dasar fisika dan aliran fluida untuk menganalisis aliran
udara dan asap antara masing-masing sel.
Selain dua jenis utama dalam pemodelan asap , di
dalam aplikasi blender , ada beberapa pilihan agar simulasi asap yang timbul
itu baik kualitas pixelnya. Yang pertama adalah
1. Pemasukan Dimana kondisi asap ditambahkan ke
simulasi oleh partikel. Untuk menambahkan asap, menambahkan sistem asap
ditetapkan untuk Aliran ke obyek dengan sistem partikel. Untuk setiap frame
simulasi, asap dengan kecepatan awal akan ditambahkan ke simulasi dengan setiap
partikel di dalam domain asap.
2. Tabrakan dan Pasukan Asap dapat berbenturan
dengan benda mesh, menggunakan 'Tabrakan' pilihan dalam asap. Medan gaya
Blender (seperti angin atau bidang vortex) juga didukung, memodifikasi simulasi
asap seperti yang mereka lakukan untuk sistem fisika lainnya seperti partikel.
3. Resolusi Tinggi Pilihan ini memungkinkan kita
untuk mensimulasikan pada resolusi rendah atau tinggi dan kemudian menggunakan
teknik suara untuk meningkatkan resolusi tanpa benar-benar menghitung itu. Hal
ini memungkinkan animator untuk membuat sebuah simulasi resolusi rendah dengan
cepat dan kemudian menambahkan rincian tanpa mengubah gerakan fluida
keseluruhan.
Smoke modelling merupakan teknik pemodelan asap
yang berupa gas . Banyak pendekatan telah diusulkan di dalam Grafik Komputer
untuk model fenomena gas . Dalam model mekanik fluida , gas diwakili sebagai
jumlah yang dibawa oleh fluida. Di dalam pengerjaan pemodelan asap ini di
butuhkan seniman denga alur kerja di mana mereka dapat menghidupkan pada
resolusi kasar dan melakukan render berkualitas tinggi yang melindungi gerak.
Dan dengan adanya metode kontrol intuitif akan menjaga penampilan kacau asap
itu.
Dalam pemodelan asap ini ada beberapa jenis untuk
mengontrol asap itu. Dimana dalam mengontrol animasi dari asap tersebut
menggunakan representasi filamen yang memegang informasi fluida. Intinya c ~
memberikan lokasi rata-rata gerak, vektor ez memberikan perkiraan arah gerak
dan harmonik menentukan tekstur kompleksitas dari filamen. Informasi ini dapat
dimanipulasi untuk menyesuaikan gerakan fluida.
1. Mengontrol arus ( asap )
Untuk mengendalikan asap akan menghidupkan posisi
frame filamen . Pendekatan ini tidak bekerja karena asap tidak secara langsung
melekat pada filamen dan bagian dari asap akan ditinggalkan bergerak. Sebuah
manipulasi lebih alami adalah untuk memodifikasi filamen sedemikian rupa
sehingga menginduksi gerak sendiri ke arah yang diinginkan. Kontrol ini dapat
dicapai dengan menggunakan dua operasi pada filamen: mendayung dan berputar.
Gambar 5: arah filamen Pengendalian: mendayung
(kiri) mendistribusikan kekuatan filamen, dan mengubah (kanan) reorients
dukungan dari fungsi.
Mendayung: filamen mendayung terdiri dari lokal
mendistribusikan kekuatan filamen sehingga filamen di-duces embusan angin ke
arah yang diinginkan. Untuk membuat filament mengambil berbalik vektor satuan
m, di definisikan fungsi Redis Kontribusinya sepanjang filamen sebagai ö(l) =
m• T [0,1]. Fungsi ini konservatif, karena Hl m•T dl = 0 The mul-tiplication
kekuatan dengan 1 + kp ö, dimana kp adalah jumlah mendayung, memperkuat
vortisitas menunjuk ke arah m dan melemahkan semua vortisitas lain, sehingga
kemudi filamen dalam arah yang diinginkan.
2. Curve Asap sering digambarkan digambarkan dengan
kurva dalam animasi tradisional . Salah satu cara yang mungkin untuk menetapkan
singgung kurva untuk filamen adalah untuk menemukan titik terdekat pada kurva
di setiap langkah. Titik terdekat tidak unik didefinisikan dan komputasi mahal.
Gambar 6: Fantasia (1940), Disney ©.
Mengingat kontrol kurva K, busur-panjang parameter
d sepanjang kurva ditugaskan untuk filamen. Selama langkah waktu, filamen
pertama diperbarui normal tanpa menerapkan batasan. Ini memberikan centroid
sebelumnya dan berikutnya, c ~ ~ dan cnext. Parameter busur-panjang baru
filamen adalah d′ = d +k˜c− ˜cnextk.. Arah baru diberikan oleh singgung dari
kurva e′z = T(d′).. The dibatasi centroid ~ c 'adalah proyeksi tion ˜cnext di
pesawat (K(d′),T(d′)).. Perhatikan bahwa mantan ey dan harus diperbarui juga.
Mekanisme kendala membuat perhitungan yang stabil, lokal dan murah.
3. Tornado Efek Memutar asap sepanjang arah gerak
dapat ditambahkan untuk mencapai efek tornado . Hal ini dapat dilakukan dengan
memodifikasi arah berputar dari vortisitas sesuai dengan kerangka koordinat
lokal dari setiap filamen. Berikut ini adalah kecepatan memutar N vtornado = ∑
f˜ (Ip − ciI2/r2)(p − ci) x ez (8) i=1
Gambar 8: Asap berputar sepanjang gerakannya secara
terkendali dengan menambahkan kecepatan eksternal.
4. Asap Adveksi dan Rendering Salah satu keuntungan
dari simulasi gerakan fluida dengan pendekatan La-grangian adalah daerah
terbatas dari simulasi. Simulating asap dengan partikel sebagai lawan grid
mempertahankan keunggulan ini. Untuk tugas menghidupkan dan rendering asap
tebal, partikel polos cocok. Untuk asap tipis, adalah lebih baik untuk
menggunakan partikel adaptif dan menumpuk setiap Partikel yang peregangan. Pada
setiap langkah waktu, posisi baru partikel diberikan oleh xi+1 = xi + ät
vtotal(xi,ti) atau rekonstruksi tatanan yang lebih tinggi . Peregangan selama
satu langkah waktu diukur pada suatu titik dengan gradien perpindahan sepuluh ¬
sor langkah yang: dxi+1 DXi, di mana xi adalah posisi saat ti. Peregangan
terakumulasi selama periode waktu yang lebih lama diberikan oleh aturan rantai
dimana n adalah jumlah langkah waktu. Bentuk ellipsoidal partikel didefinisikan
oleh akar kuadrat dari nilai eigendan vektor eigen dari tensor metrik dxndx0 •
dxnT.dx0.
4.1. shading Bayangan diri merupakan isyarat visual
penting untuk menyampaikan 3-dimensi dari asap. menggunakan cepat diri
membayangi algoritma [BMC05]. Terlihat bahwa asap tipis nyata menampilkan
permukaan seperti properti, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12. Kami
mengusulkan untuk mensimulasikan perilaku ini untuk menambah realisme. Kami
mendefinisikan normal asap sebagai gradien kepadatan asap.
Gambar 11: refleksi baur dinonaktifkan (kiri) dan
diaktifkan (kanan).
Untuk partikel elipsoid deformable, normals ke
ellipsoid corre merespon terhadap gradien densitas dekat perbatasan partikel.
Komputasi normal ketika melihat vektor melewati pusat ellipsoid seperti
terlihat pada Gambar 10 adalah mudah digunakan dalam model shading pencahayaan
lokal, seperti model Blinn-Phong [Bli].
Dalam pengaturan pemodelan , jumlah sampel filamen
dan jumlah harmonik sampling berkurang sementara tetap mempertahankan tampak -
ingly gerak identik dengan hasil pengaturan berkualitas tinggi. Pengaturan
Modeling mereproduksi pengaturan seniman menggunakan saat membuat adegan .
Kompleksitas adegan diukur dengan rata-rata jumlah berpartikel filamen per
frame , rata-rata jumlah partikel asap per frame dan apakah adegan mengambil
keuntungan dari pemisahan partikel dan efek kebisingan. Kinerja diukur dalam
frame rate rata-rata selama 200 frame animasi . Hasil pada Tabel 1
menggambarkan skalabilitas linear dalam jumlah partikel dan filament
Pemodelan transportasi asap dari kebakaran hutan
belantara : review Scott L. GoodrickA , D , Gary L. AchtemeierA , Narasimhan K.
LarkinB , Yongqiang LiuA dan Tara M. StrandC AUSDA Forest Service, Stasiun
Southern Research, 320 Green Street , Athens GA 30602 , USA . BUnited States
Forest Service, Pacific Northwest Stasiun Penelitian , 400 N 34th Street , #
201 , Seattle , WA 98103 , USA . CScion Penelitian , Selandia Baru Kehutanan
Institute , 49 Sala Street, Rotrua 3046 , Selandia Baru . DCorresponding
penulis . Email : sgoodrick@fs.fed.us Abstrak . Di antara isu-isu kunci dalam
manajemen asap memprediksi besarnya dan lokasi efek asap . Ini bervariasi dalam
tingkat keparahan dari berbahaya ( kondisi kesehatan akut dan visibilitas
penurunan drastis untuk transportasi ) untuk Gangguan dari ( kabut regional) ,
dan terjadi di berbagai skala ( lokal untuk benua ) . Selama bertahun-tahun berbagai
alat telah dikembangkan untuk membantu dalam memprediksi efek asap . Ulasan ini
mengikuti perkembangan alat ini , dari berbagai indeks dan model skrining
sederhana untuk sistem pemodelan kualitas udara yang kompleks , dengan fokus
pada bagaimana masing-masing alat merupakan proses kunci yang terlibat dalam
transportasi asap . Menerima 12 Agustus 2011, diterima 23 Mei 2012 ,
diterbitkan online 31 Agustus 2012
Pengantar Asap merupakan aspek kebakaran hutan
belantara di mana efek dapat mencakup berbagai skala temporal dan spasial .
Efek Asap dapat berkisar dari peristiwa durasi pendek dengan konsentrasi tinggi
yang secara signifikan dapat mempengaruhi kesehatan manusia ( misalnya
kebakaran di Southern California , . Clinton et al 2006) , peristiwa durasi
panjang yang membenamkan daerah di tingkat latar belakang rendah tetapi konstan
merokok dengan paku intermiten konsentrasi tinggi selama periode minggu ke
bulan ( Strand et al . 2011) . Pada skala lokal , pengurangan potensi
visibilitas karena merokok hadir bahaya jalan yang signifikan , memberikan
ancaman tambahan bagi keselamatan manusia ( Mobley 1989) . Pada skala yang
lebih luas asap dapat mempengaruhi kualitas udara regional ( Meagher et al .
1998) serta iklim regional ( Liu 2005). Selain itu, degradasi terkait asap
kualitas udara dan visibilitas bahaya adalah salah satu efek yang paling
negatif dari pembakaran yang ditentukan , praktek pengelolaan lahan yang
penting ( Ward dan Hardy 1991; . Sandberg et al 1999; Riebau dan Fox 2001) .
Pengelola lahan harus menyeimbangkan masalah kesehatan manusia , gangguan asap
, gangguan visibilitas dan bahaya transportasi dengan masalah kesehatan hutan
dan keselamatan , pengelolaan satwa liar , restorasi ekosistem , produksi kayu
dan penyerapan karbon ( Achtemeier et al . 1998) .
Model untuk memprediksi dampak asap kebakaran hutan
belantara dapat terdiri dari empat komponen dasar . Komponen pertama adalah
deskripsi dari sumber emisi , yang harus mencakup baik polusi dan pelepasan
panas . Komponen kedua melibatkan penentuan kenaikan membanggakan melalui
pemeriksaan stabilitas dan angin profil atmosfer serta tingkat kebakaran -
sumber pelepasan panas untuk menentukan tingkat vertikal yang membanggakan .
Komponen ketiga, yang agak tumpang tindih dengan komponen kenaikan membanggakan
, adalah gerakan yang sebenarnya dari asap ( transportasi dan dispersi ) oleh
angin ambient . Meskipun komponen keempat mungkin tidak dimasukkan dalam semua
alat pemodelan asap , pertimbangan transformasi kimia yang terjadi sebagai
konstituen asap bereaksi satu sama lain , dan suasana ambient , sangat penting
untuk mengatasi berbagai masalah kualitas udara , sebagian besar terutama
pembentukan ozon . Pengaruh terhadap kualitas udara asap dari pembakaran hutan
dan pertanian telah menjadi topik penelitian utama selama beberapa dekade ,
tidak hanya di Amerika Serikat tetapi di banyak negara lain di seluruh dunia .
Selama periode ini banyak metode untuk mensimulasikan dan memprediksi
transportasi dan dispersi asap telah dikembangkan . Ulasan ini mengkaji model
yang telah digunakan untuk mensimulasikan transportasi asap dan dispersi ,
dengan penekanan pada alat tersebut digunakan secara operasional , atau
orang-orang yang hadir kemajuan yang signifikan di negara bagian ilmu
pengetahuan . Hal ini tidak dimaksudkan untuk menjadi kajian mendalam dari
model kualitas udara . Kajian ini menjelaskan Box , Gaussian Plume , Lagrangian
( engah dan partikel ) dan model jaringan Euler , serta model yang lebih
kompleks yang menggunakan asumsi yang lebih sedikit untuk memecahkan momentum
yang mengatur transportasi atmosfer . Tinjauan tersebut selesai dengan
menggambarkan kerangka pemodelan .
Model Box
Sebuah model kotak tunggal adalah pendekatan paling
sederhana untuk memperkirakan konsentrasi pencemar terhadap suatu domain (
Lettau 1970) . Seperti namanya , model kotak mengasumsikan bahwa aliran udara
dapat diwakili oleh sebuah kotak sederhana yang tingginya ditentukan oleh
bagian atas lapisan campuran , dan yang dimensinya horisontal ditentukan oleh
luas spasial aliran udara . Asumsi kunci dalam model kotak adalah bahwa emisi
yang instan baik dicampur sepanjang seluruh volume kotak , melewati proses
kenaikan membanggakan dan dispersi dan mengobati seluruh batas bawah dari kotak
sebagai sumber emisi . Reiquam (1970 ) tidak memungkinkan untuk transportasi
horisontal dengan membagi atmosfer yang lebih rendah menjadi serangkaian kotak
dengan rata-rata polutan mengangkut angin dari kotak ke kotak . Salah satu
contoh model kotak yang digunakan untuk manajemen asap adalah Model Ventilated
Lembah Box atau VALBOX ( ML Sestak , KAMI Marlatt dan AR Riebau , unpubl data.
, 1988) . VALBOX adalah model screening yang dirancang untuk memprediksi
konsentrasi permukaan tanah partikel dan polutan gas dalam kondisi stagnasi di
lembah gunung . Dalam hal ini kotak didefinisikan oleh dasar lembah dan sisi ,
dan atmosfer inversi yang membatasi pencampuran vertikal asap . Meskipun VALBOX
tidak ideal untuk memprediksi konsentrasi permukaan dari kebakaran tunggal ,
hal ini berguna ketika menilai jumlah asap pemuatan dalam lembah untuk episode
kualitas udara yang berlangsung beberapa hari ( Brown dan Bradshaw 1994) .
Asumsi bahwa emisi yang merata dalam volume box
yang sangat ketat . Pencampuran sesaat polutan mensyaratkan bahwa ada mekanisme
seperti difusi , pencampuran turbulen , pola angin dan variasi diurnal diurnal
dalam pencampuran tinggi yang akan mencapai pencampuran ini seluruh volume box
diberikan waktu yang cukup . Dengan skala spasial kotak mewakili aliran udara ,
skala waktu sering dianggap berada di urutan hari . Resolusi waktu yang lebih
baik akan memerlukan pengelompokan aliran udara ke dalam kotak yang lebih kecil
, yang meningkatkan kebutuhan komputasi model dan kehilangan kesederhanaan itu
adalah keuntungan utama dari model kotak . Mempertahankan deskripsi sederhana
dari sebuah model kotak batas aliran udara untuk membahas episode kualitas
udara yang sebagian besar adalah multi- hari dan sering peristiwa multiple-
sumber yang mempengaruhi daerah yang cukup besar . Pharo et al . ( 1976)
menilai bahwa model kotak berlebihan konsentrasi asap dalam 100 km dari api
sebagai hasil dari pencampuran asumsi seketika , karena kombinasi apung dan
pencampuran turbulen cenderung untuk awalnya berkonsentrasi banyak massa
cendawan asap dekat , atau dalam beberapa kasus di atas , bagian atas lapisan
batas , yang kemudian bercampur turun lebih lanjut melawan arah angin .
Kesederhanaan model box jelas dalam indeks yang umum digunakan untuk
memperkirakan kemampuan atmosfer untuk membubarkan polutan . Indeks ventilasi (
VI ) didefinisikan sebagai produk dari ketinggian pencampuran dan kecepatan
angin rata-rata melalui lapisan pencampuran , juga disebut kecepatan angin
transportasi . Kecepatan angin dan arah transportasi , pencampuran tinggi dan
VI secara rutin dikirimkan oleh National Weather Service di prakiraan cuaca api
nya . Logika indeks ventilasi menarik .
Oleh karena itu, telah datang sebagai kejutan yang
tak terduga bahwa hasil awal dari Proyek Southeastern rokok ( GL Achtemeier ,
LP Naeher , J. Blake , J. Pierce , D. MacIntosh , unpubl data, 2007. ) - Upaya
5 tahun mengukur api data aktivitas , konsentrasi partikulat hingga 2,5 mm (
PM2.5 ) dari jaringan hingga 22 samplers , dan data cuaca bersamaan untuk 56
luka bakar ditentukan - menunjukkan sedikit atau tidak ada korelasi antara
konsentrasi asap dan VI . Mirip dengan hasil Pharo et al . ( 1976) , sifat
dekat - bidang pengukuran oleh GL Achtemeier et al . ( data tidak
dipublikasikan , 2007) menunjukkan bahwa VI bukan merupakan prediktor yang
akurat konsentrasi asap dekat lokasi terbakar , tapi mungkin menjadi lebih
akurat dengan semakin jauh jaraknya dari sumber seperti asap menjadi campuran
yang lebih baik di seluruh kedalaman lapisan pencampuran dan meniru yang lebih
baik asumsi model kotak . Lain indeks manajemen asap dengan akar dalam konsep
model kotak adalah Dispersi Indeks Atmospheric ( ADI ) dari Lavdas ( 1986) .
Seperti dengan VI , input utama dari ADI mencampur tinggi dan angin
transportasi , tetapi juga memerlukan ADI informasi mengenai stabilitas
atmosfer seperti yang didefinisikan oleh Pasquill (1961 , 1974). The ADI
memberikan skala terbuka untuk mengevaluasi kondisi dispersi asap untuk kedua
siang hari dan kondisi malam hari ( Tabel 1 ) . Meskipun nilai yang lebih
tinggi dari baik VI atau ADI mencerminkan kapasitas dispersi ditingkatkan di
atmosfer , dispersi ditingkatkan ini hadir dengan peningkatan potensi untuk
perilaku api tidak menentu sebagai akibat dari angin kuat , suasana tidak
stabil atau kombinasi dari faktor-faktor ini ( Lavdas 1986) . Model Box
merupakan penyederhanaan ekstrem dari proses dispersi asap karena mereka
langsung membubarkan emisi merata di seluruh volume kotak , menghilangkan
kebutuhan untuk deskripsi kenaikan membanggakan atau difusi . Data meteorologi
yang diperlukan dikurangi untuk mengetahui pencampuran tinggi dan kecepatan
angin transportasi , dan variabel-variabel ini diasumsikan konstan untuk volume
kotak yang diberikan . Dekat api asumsi pencampuran sesaat tidak dapat dipenuhi
karena daya apung awal asap cenderung berkonsentrasi asap lebih dekat ke bagian
atas lapisan pencampuran . Untuk alasan ini , perkiraan konsentrasi dari model
box cenderung terlalu tinggi dalam jarak 100 km dari api . Model Box dapat
instruktif ketika mencoba untuk menilai jumlah beban polutan dalam suatu aliran
udara .
Model plume Gaussian
Dibandingkan dengan model kotak , model
membanggakan adalah langkah menuju deskripsi yang lebih realistis segumpal asap
. Daripada mengobati api sebagai sumber penyebaran daerah menyebar di seluruh
daerah aliran udara , model membanggakan mendefinisikan sumber sebagai titik
atau area spesifik meliputi api . Proses atmosfer transportasi dan dispersi
diperlakukan dengan detail yang lebih besar daripada dispersi sesaat model
kotak . Asap diangkut ke arah didefinisikan oleh angin yang konstan dalam ruang
dan waktu . Dispersi crosswind diwakili oleh distribusi Gaussian . Aplikasi
asli untuk model tersebut berakar dalam studi emisi polutan industri , tapi dua
api model membanggakan Gaussian tertentu wildland telah dikembangkan , yaitu
VSMOKE ( Lavdas 1996) dan SASEM ( Sestak dan Riebau
1988) . Alat-alat ini membangun (1970 ) teori dispersi Gaussian Turner . Gambar
. 1 menunjukkan contoh simulasi pola konsentrasi VSMOKE Gaussian PM2.5 untuk diresepkan
membakar Brush Creek di timur Tennessee pada tanggal 18 Maret 2006 ( Jackson et
al . 2007) . Membanggakan menyebar dari lokasi kebakaran di kiri atas Gambar .
1 menuju pojok kanan bawah ( selatan - timur ) . Seperti asap tersebar melalui
volume yang lebih besar dengan jarak melawan arah angin , konservasi massa
membutuhkan konsentrasi menurun. Oleh karena itu konsentrasi tertinggi dari
asap dan ancaman terbesar terhadap kualitas udara yang ditemukan di dekat
lokasi luka bakar ( merah gelap warna ) . VSMOKE memberikan pengelola lahan
perkiraan cepat dan cepat efek asap diberikan aktivitas kebakaran direncanakan
dan cuaca yang berlaku ( pencampuran tinggi , angin transportasi dan stabilitas
atmosfer ) . VSMOKE saat ini digunakan sebagai model screening asap untuk
aplikasi Dinas Kehutanan di Tenggara ( WA Jackson , 2008, pers. Comm . ) .
Kenaikan Plume tidak tergabung dalam VSMOKE .
Pengguna menentukan sebagian kecil dari asap yang dilepaskan di tanah v jumlah
dilepaskan di dekat bagian atas dari lapisan pencampuran . Berdasarkan
pengamatan kebakaran ditentukan di selatan - timur Amerika Serikat , Pharo et
al . ( 1976) menyarankan partisi emisi dengan perbandingan 60 % dikenakan
kenaikan membanggakan dan 40 % , no- plumerise . Meskipun asumsi semua asap
yang terbatas pada pencampuran lapisan ini bisa diterapkan untuk kebakaran yang
diresepkan kecil , bulu dari kebakaran ditentukan besar dan kebakaran hutan
yang naik di atas ketinggian pencampuran ( Banta et al . 1992) , kadang-kadang
oleh beberapa ribu meter . Itu berarti banyak materi partikulat halus dapat
diangkut di atas lapisan batas dan jauh dari target sensitif permukaan tanah .
Asumsi VSMOKE bahwa semua asap tetap dalam lapisan campuran membatasi
penerapannya dalam kasus tersebut dan akan sangat melebih-lebihkan konsentrasi
asap permukaan . SASEM ( Simple Approach asap Estimasi Model , Sestak dan
Riebau 1988) adalah contoh lain dari model membanggakan dirancang untuk
digunakan dengan kebakaran hutan belantara di datar dengan lembut bergulir medan
di barat Amerika Serikat . SASEM memprediksi tanah - tingkat partikel dan
gangguan visibilitas dari kebakaran tunggal dan memanfaatkan kenaikan
membanggakan dihitung secara internal berdasarkan Briggs ( 1975) , dan tingkat
emisi berdasarkan jenis bahan bakar tertentu .
Seperti VSMOKE , SASEMis screeningmodel sebuah ,
karena menggunakan asumsi yang disederhanakan ( steady-state , cuaca homogen
dan semua asap terbatas pada lapisan campuran) dan cenderung overpredict efek ,
menghasilkan hasil yang konservatif . SASEM digunakan untuk perencanaan
kebakaran ditentukan di Arizona . Model membanggakan Gaussian menganggap
perjalanan asap dalam garis lurus di bawah steady-state , kondisi homogen .
Area perubahan kondisi cuaca seperti pendekatan dan bagian dari sistem frontal
, atau daerah rawan fenomena lokal seperti laut angin atau lereng dan lembah
angin di daerah kompleks, cenderung melanggar asumsi ini dan mengurangi
keandalan hasil . Salah satu keuntungan dari model membanggakan adalah bahwa
mereka tidak memerlukan input cuaca rinci dan sangat berguna ketika informasi
meteorologi langka .
Model Puff
Kelas berikutnya model dispersi , model puff,
melemaskan banyak asumsi membatasi model membanggakan Gaussian . Dalam model
puff, segumpal asap direpresentasikan sebagai kumpulan independen puff 'dirilis
sepanjang durasi luka bakar dengan masing-masing ' kepulan ' mewakili volume
yang berisi jumlah tertentu polutan . Dengan waktu , puff ini diangkut oleh
angin yang bervariasi dalam ruang dan waktu ( dan dapat termasuk pengaruh medan
kompleks ) . Selain itu, puff berkembang dengan waktu karena difusi dan
entrainment . Sebagai volume meningkat puff, konsentrasi polutan menurun dalam
puff . Contoh model engah digunakan untuk aplikasi api wildland termasuk
CALPUFF dan HYSPLIT . CALPUFF ( Scire 2000 ) adalah sistem pemodelan yang
terdiri dari model meteorologi diagnostik ( Calmet ) dan Lagrangian - Gaussian
non - steady-state Model kualitas udara canggih ( CALPUFF ) . Calmet
menghasilkan medan per jam seperti parameter meteorologi seperti angin , suhu ,
pencampuran tinggi dan penyebaran gas pada tiga dimensi grid pemodelan domain
dengan baik interpolasi permukaan rutin dan udara atas data meteorologi atau
downscaling output dari model prediksi cuaca numerik seperti The Fifth -
generasi NCAR / Penn State Mesoscale Model ( MM5 ) atau dengan menggabungkan
keduanya bersama-sama .
CALPUFF adalah salah satu ( EPA ) model
Environmental Protection Agency AS disukai untuk menilai pengangkutan polutan
dan efeknya , pada kasus - per kasus , atau untuk aplikasi near-field tertentu
yang melibatkan kondisi meteorologi kompleks ( Scire 2000). CALPUFF menangani
kenaikan membanggakan apung mengikuti metodologi dasar Briggs ( 1975) , dengan
modifikasi Manins berikut ( 1979) dirancang untuk memperkirakan penetrasi
membanggakan parsial di atas bagian atas lapisan pencampuran . Choi dan
Fernando ( 2007) diterapkan CALPUFF dalam menilai pengaruh asap terhadap
kualitas udara dari kebakaran pertanian di daerah aliran udara San Luis Rio
Colorado - sepanjang USA- Mexico perbatasan . Kesulitan utama yang dialami
selama penelitian adalah menemukan dan menerjemahkan informasi mengenai
aktivitas kebakaran ( seperti penembakan teknik yang diterapkan , kondisi bahan
bakar , waktu pembakaran ) ke input sumber cocok untuk CALPUFF . Jain et al . (
2007) meneliti efek dari metode yang berbeda untuk menggambarkan kebakaran
(area atau sumber line) di CALPUFF dan bagaimana metode yang berbeda
mempengaruhi konsentrasi asap naik membanggakan dan permukaan . Temuan menunjukkan
bahwa bulu asap adalah entitas kompleks yang tidak mudah ditandai untuk input
ke dalam model dispersi , sebagai bagian yang berbeda dari api dapat memiliki
perbedaan panas dan emisi merilis tarif yang bervariasi dalam ruang dan waktu .
Aplikasi tambahan dari CALPUFF di ranah api wildland telah menyertakan
pemeriksaan gangguan kabut regional di utara - barat Amerika Serikat ( McKenzie
et al . 2006) . TheHYSPLIT ( Hybrid Single- Partikel Lagrangian Integrated
Trajectory ) Model ( Draxler dan Rolph 2003; Rolph 2003 ) adalah sistem yang
lengkap untuk menghitung lintasan paket udara sederhana dan kompleks dispersi
dan deposisi simulasi . Sebuah upaya bersama antara Amerika Serikat National
Oceanic and Atmospheric Administration ( NOAA ) dan Biro Meteorologi Australia
, model baru ini telah ditingkatkan untuk menyertakan modul untuk transformasi
kimia .
Seperti namanya , HYSPLIT menggunakan pendekatan
pemodelan hibrida, baik menggunakan puff , partikel atau kombinasi dari ini .
Dalam puffmodel itu , puff memperluas sampai mereka melebihi ukuran sel
jaringan meteorologi ( baik horisontal maupun vertikal ) dan kemudian dibagi
menjadi beberapa puff baru , masing-masing dengan pangsa massa polutan . Dalam
model partikel , tetap jumlah partikel awal yang advected tentang model domain
dengan bidang angin rata-rata dan turbulen gabungan . Konfigurasi default model
mengasumsikan distribusi engah dalam dispersi horizontal dan partikel dalam
arah vertikal . Dengan cara ini , akurasi yang lebih besar dari parameterisation
dispersi vertikal model partikel dikombinasikan dengan efisiensi komputasi
memiliki sebuah array dari tiupan mewakili distribusi polutan horisontal . Saat
ini , HYSPLIT tidak memperhitungkan kenaikan membanggakan karena semua puff
diasumsikan memiliki daya apung netral . Pengguna dapat meniru kenaikan
membanggakan apung dengan menentukan ketinggian rilis . Sebuah Sistem Peramalan
rokok ( SFS ) dimaksudkan untuk memberikan peramal kualitas udara dan
masyarakat dengan pedoman yang diharapkan partikulat ( PM2.5 ) konsentrasi yang
dipancarkan dari kebakaran hutan yang besar dan pembakaran pertanian saat ini
dioperasikan oleh NOAA .
The SFS mengintegrasikan produk deteksi kebakaran
berbasis satelit dari satelit National Lingkungan , Data dan Pelayanan
Informasi ( NESDIS ) Hazard Mapping System ( HMS ) , tingkat emisi partikulat
materi dari USDA Forest Service BlueSky Framework ( Larkin et al . 2009), dan
perhitungan dispersi menggunakan HYSPLIT . Rolph et al . (2009) melakukan
evaluasi model yang membandingkan SFS diprediksi bulu dengan asap yang
sebenarnya terdeteksi dari satelit oleh HMS dan geostasioner Operasional
Satellite Lingkungan ( GOES ) Aerosol / Smoke Produk . Untuk musim kebakaran
2007 ( September 2006 - November 2007) satelit terdeteksi jejak kaki
membanggakan cenderung lebih kecil dari jejak kaki yang sesuai model yang
membanggakan selama bulan-bulan musim dingin , menunjukkan bahwa emisi baik
untuk kebakaran tersebut mungkin berlebihan , yang menyebabkan overprediction
asap area, atau bahwa bulu-bulu itu semakin ditempatkan di lapisan transport
yang salah . Selain itu, SFS menggunakan versi lama dari Kerangka BlueSky untuk
memperkirakan emisi , versi terbaru ( ver. 3.1 ) saat ini sedang ditinjau untuk
menggantikan ver . 2.0 . Penggunaan NOAA HYSPLIT untuk konsentrasi asap
peramalan dapat ditelusuri ke luas 1.998 kebakaran hutan di Florida dan Amerika
Tengah . Model Puff memberikan langkah maju yang signifikan atas model Gaussian
membanggakan karena mereka dapat secara efektif menangani kondisi meteorologi
waktu bervariasi dan medan yang kompleks , dua keterbatasan model membanggakan
. Salah satu kesulitan dalam menerapkan model engah untuk kebakaran liar secara
memadai menggambarkan api sebagai emisi dan sumber panas untuk secara akurat menentukan
kenaikan gas dan distribusi emisi seluruh kedalaman ini.
Model Puff ( serta model partikel ) mampu
menggunakan sumber emisi waktu bervariasi , yang memungkinkan untuk
representasi yang lebih akurat dari jalan sampai , pembakaran maksimum dan
jalan bawah fase luka bakar . Waktu produksi emisi harus sesuai dengan evolusi
diurnal dari lapisan kedalaman batas sehingga pembuangan polutan di dalam dan
di atas lapisan pencampuran dapat secara akurat disimulasikan .
Model Partikel
Meskipun kemampuan model engah untuk menghadapi
medan aliran yang bervariasi dalam ruang dan waktu adalah kemajuan yang
signifikan atas model membanggakan , asumsi mereka mengenai perluasan puff
melalui parameterised difusi dan entrainment dapat membatasi di daerah
turbulensi yang kuat atau tingkat tinggi geser angin . Dalam partikel ( atau
random walk ) model tidak ada difusi numerik dari polutan . Setiap partikel
merupakan paket udara sangat kecil yang mengandung massa tetap polutan .
Partikel individu menanggapi komponen mean dan bergolak bidang angin , membuat
difusi akibat langsung dari gerakan partikel daripada proses parameterised .
Ini simulasi yang lebih langsung dispersi datang dengan biaya komputasi yang
signifikan karena jumlah partikel yang dibutuhkan untuk mewakili membanggakan
sering 2-3 kali lipat lebih besar dari jumlah puff . Konsentrasi pencemar
ditentukan dengan memeriksa jumlah partikel dalam volume tertentu . Thomson (
1987) memberikan dasar untuk model partikel atmosfer saat ini, menguraikan
kriteria untuk model secara teoritis benar dalam formulasi ini . Teori model
Lagrangian stochastic disajikan dalam monografi oleh Rodean ( 1996) dan kajian
komprehensif lain ditulis oleh Wilson dan Sawford ( 1996) . Untuk aplikasi
untuk kebakaran hutan belantara , kita memeriksa tiga model : FLEXPART ,
DaySmoke dan PB - Piedmont . Meskipun FLEXPART mengikuti teori pemodelan
partikel Lagrangian tradisional , DaySmoke adalah model empiris yang
menggunakan pemodelan partikel dalam formulasi model hibrida , dan PB -
Piedmont adalah particlemodel diadaptasi khusus tomodelling themovement asap
sisa di kandang , lingkungan nokturnal . Model engah HYSPLIT , dijelaskan di
atas , juga dapat dijalankan sebagai sebuah partikel Model . FLEXPART ( Stohl
dan Thomson 1999) adalah model penyebaran partikel Lagrangian dirancang untuk
mensimulasikan jarak jauh dan transportasi mesoscale , difusi , deposisi kering
dan basah, dan peluruhan radioaktif pelacak dilepaskan dari titik, garis , area
atau volume sumber . Wotawa dan Trainer (2000) dimanfaatkan FLEXPART sebagai
bagian dari pemeriksaan pengaruh kebakaran hutan Kanada pada kualitas udara di
selatan - timur Amerika Serikat selama Southern Oksidan studi ( Meagher et al .
1998) . Dengan FLEXPART , varians dalam perkiraan karbon monoksida dijelaskan
oleh masuknya emisi api berkisar 52-64 % dan melampaui perbedaan dijelaskan
oleh transportasi dari sumber antropogenik . Untuk memperhitungkan kenaikan
membanggakan di FLEXPART , Wotawa dan Trainer (2000) diasumsikan bahwa emisi
api akan ditangani sebagai sumber tinggi , merata mendistribusikan emisi api
antara 500 dan 3000m di atas tanah .
DaySmoke merupakan perpanjangan dari hujan abu ,
model yang dikembangkan untuk mensimulasikan endapan abu dari kebakaran tebu (
Achtemeier 1998) . Seperti diadaptasi untuk kebakaran yang ditentukan ,
DaySmoke terdiri dari empat sub - model : model entraining menara , model
detraining partikel , sebuah parameterisation eddy besar untuk lapisan batas
campuran , dan model emisi relatif yang menggambarkan sejarah emisi luka bakar
ditentukan . Model menara entraining menangani fase angkat konvektif
pembangunan membanggakan dan merupakan updraft dalam segumpal apung . Updraft
ini tidak dibatasi untuk tetap dalam lapisan campuran . Luka bakar di DaySmoke
mungkin memiliki beberapa , simultan updrafts core . Dibandingkan dengan arus
naik single-core , arus naik multiple -core memiliki kecepatan updraft yang
lebih kecil , lebih kecil diameter , lebih dipengaruhi oleh entrainment , dan
karena itu kurang efisien dalam transportasi vertikal asap . Pentingnya
multiple -core bulu updraft ditunjukkan dengan diresepkan membakar Brush Creek
di timur Tennessee pada tanggal 18 Maret 2006 ( Jackson et al 2007; . . Liu et
al 2010). Luka bakar ini menyebabkan insiden asap di Asheville , NC , , 50 km (
30 mil) dari luka bakar . multiplecore The Struktur updraft membanggakan
ditunjukkan pada Gambar . 2 . Dua core updraft yang mudah terlihat dalam gambar
. Tambahan 1-3 core updraft dapat disimpulkan dari bentuk bulu-bulu di
sekitarnya . DaySmoke simulasi dengan 1 sampai 10 core updraft menghasilkan
konsentrasi PM2.5 per jam di Asheville mulai dari 45 mgm ? 3 ( inti tunggal
updraft ) ke 240 mgm ? 3 ( sepuluh core updraft ) . Simulasi dengan empat core
updraft menghasilkan konsentrasi per jam puncak PM2.5 dari , 140 mgm ? 3 di
Asheville , yang merupakan jumlah yang diukur .
Mayoritas aplikasi model dispersi untuk wildland
fokus asap kebakaran pada simulasi membanggakan konvektif , sering berfokus
pada skala kekhawatiran kualitas udara regional. Namun, efek asap lebih
mematikan di banyak daerah , dalam hal cedera pribadi dan kehidupan yang hilang
, adalah dari transportasi asap lokal di malam hari dan mengurangi visibilitas
jalan . Asap terperangkap di dekat tanah dalam inversi malam hari dapat melayang
ke daerah penduduk dan mempengaruhi warga , terutama mereka yang memiliki
masalah pernapasan . Massa udara sarat asap dapat melayang di jalan raya dan
berkontribusi terhadap visibilitas miskin . Asap dan kabut terkait telah
terlibat dalam beberapa mobil tumpukan - up yang telah menyebabkan banyak luka
fisik , kerusakan properti berat dan kematian ( Mobley 1989) . Direncanakan
Burn- Piedmont ( PB - P ) ( Achtemeier 2005 ) adalah meteorologi resolusi
sangat tinggi dan Model asap yang dapat digunakan predictively atau diagnosa
untuk mensimulasikan dekat ground transport asap di malam hari lebih kompleks
saling ridge - valley sistem khas bentang alam lebih banyak dari Amerika
Serikat bagian timur . Gambar . 3 menunjukkan bagian dari simulasi PB - P 0000
jam Central Standard Time ( CST ) 15 Februari 2011 . Angka ini menunjukkan asap
dan kabut yang mengalir ke utara mengikuti drainase yang mengarah dari luka
bakar ditentukan terletak , 3,2 km ( 2 mil) di sebelah selatan jalan raya di
Mississippi selatan.
Model Jaringan Euler
Berbeda dengan frame koordinat bergerak yang
digunakan oleh engah dan partikel model ( sering disebut sebagai koordinat
Lagrangian ) , model jaringan menggunakan kerangka acuan yang tetap dalam ruang
dan waktu ( koordinat Euler ) . Cara termudah untuk membuat konsep model grid
untuk menganggapnya sebagai kumpulan model kotak yang saling berhubungan
disusun sebagai kisi biasa . Meskipun koordinat tetap membuat sulit untuk model
grid untuk melacak efek bulu individu, model grid yang lebih praktis untuk
menguji efek kumulatif dari beberapa bulu dikombinasikan dengan sumber emisi
antropogenik. Grid terstruktur juga memfasilitasi transformasi pemodelan kimia
yang mungkin terjadi sebagai polusi, berinteraksi baik diri mereka sendiri dan
lingkungan. Hal ini membuat model jaringan terutama berguna untuk mengevaluasi
efek asap pada kabut regional dan ozon.
Amerika Serikat EPA Community Multiskala Kualitas
Air (CMAQ) pemodelan sistem (Byun dan Ching 1999; Byun dan Schere 2006) adalah
model kualitas udara generasi ketiga yang dirancang untuk berbagai aplikasi
yang meliputi analisis regulasi dan kebijakan sebagai serta pertanyaan
penelitian tentang kimia atmosfer dan fisika. CAMQ adalah kimia atmosfer
komprehensif dan transportasi pemodelan sistem yang mampu mensimulasikan ozon
kimia, partikulat (PM), polutan udara beracun, visibilitas dan spesies polutan
asam dan nutrisi ke seluruh troposfer. Fitur Akey ofCMAQis nya 'satu-atmosfer'
model desain filosofi yang memungkinkan CMAQ untuk mengatasi kopling kompleks
antara beberapa masalah kualitas udara secara bersamaan di berbagai skala
spasial.
Selain karya Liu et al . ( 2010 ) yang disebutkan
di atas dalam kaitannya dengan DaySmoke , CMAQ telah digunakan selama beberapa
api wildland terkait studi kualitas udara . Hu et al . ( 2008) digunakan CMAQ
untuk memeriksa efek terhadap kualitas udara perkotaan dari sepasang kebakaran
diresepkan yang mempengaruhi Atlanta pada bulan Februari 2007 . kurang
minformasi rinci tentang sumber api , emisi dari dua kebakaran diresepkan
secara merata dalam terendah 1 km dari atmosfer . Diprediksi puncak di PM2.5
lebih rendah daripada diamati dan waktu mereka tertunda oleh 2-3 jam. prediksi
ozon bernasib jauh lebih buruk sebagai model menanggapi dengan luas, kenaikan
bertahap dalam ozon dan benar-benar merindukan lonjakan tajam dalam pengamatan
ozon yang bertepatan dengan api diinduksi Puncak PM2.5 .
Kekurangan dalam prediksi ozon cenderung terkait
dengan kesalahan dalam emisi senyawa organik yang mudah menguap. Liu et al .
(2009) meneliti peristiwa yang sama menggunakan CMAQ , tapi dimanfaatkan
DaySmoke untuk menentukan distribusi vertikal emisi daripada distribusi seragam
. Perubahan distribusi vertikal emisi meningkatkan waktu diprediksi Puncak
PM2.5 , dan meskipun besaran yang membaik , mereka masih dipandang sebelah mata
. Tian et al . ( 2008) dipekerjakan CMAQ untuk menyelidiki efek pada kualitas
udara alternatif rencana pengelolaan lahan dengan membandingkan
perubahanfrekuensi kebakaran yang ditentukan .
Meskipun CMAQ banyak digunakan di Amerika Serikat
karena koneksi dengan EPA , itu bukan satu-satunya model grid untuk digunakan
untuk meneliti kebakaran terkait efek wildland terhadap kualitas udara . Hodzic
et al . ( 2007 ) digunakan model Chimere untuk memeriksa efek emisi partikulat
selama musim panas tahun 2003 tentang kualitas udara di Eropa , dan bagaimana
asap diubah sifat radiasi dari atmosfer dengan memproduksi simulasi 10 sampai
30 % penurunan tingkat fotolisis dan peningkatan di atmosfer radiasi memaksa dari
10 - 35Wm ? selama 2 periode pengaruh api yang kuat di sebagian besar benua .
Hasil ini menunjukkan bahwa kejadian kebakaran mungkin memiliki efek yang
signifikan pada Foto kimia regional dan stabilitas atmosfer yang perlu
dipertimbangkan dalam chemistrytransport model . Christopher et al . (2009)
meneliti kualitas udara efek dari 2007 Georgia - Florida kebakaran hutan
menggunakan satelit pengukuran untuk menangkap distribusi spasial dan diurnal
variabilitas kolumnar aerosol asap kedalaman optik dan numerik simulasi acara
menggunakan AERO - RAM , yang dimodifikasi versi sistem Regional Atmospheric
Modelling ( RAM ) Model transportasi mesoscale dengan aerosol ( Wanget al .
2006) . Meskipun AERO - RAM berhasil menangkap waktu dan lokasi aerosol ,
konsentrasi massa simulasi yang diremehkan oleh hampir 70 % , jika dibandingkan
dengan pengamatan . Sumber kesalahan meliputi ketidakpastian dalam perkiraan
emisi kebakaran , kurangnya kimia dimodel dan asumsi pada distribusi vertikal
awal aerosol .
Contoh PB-P output untuk Mississippi selatan
menunjukkan diprediksi asap dan kabut yang mengalir ke utara dari membakar
situs (polygon biru) pada tanggal 15 Februari 2012 di 0000 jam Central Standard
Time. Partikel kuning mengindikasikan merokok, sedangkan partikel merah asap
dan kabut gabungan
Model jaringan lain menerima perhatian untuk fire
wildland masalah kualitas udara terkait adalah versi kimia cuaca dalam
penelitian dan Forecasting Model. WRF - Chem dapat mensimulasikan jejak gas dan
partikulat interaktif dengan meteorologi bidang, sehingga memungkinkan emisi
berpotensi mempengaruhi meteorologi melalui proses microphysical radiasi atau
awan. menemukan bahwa emisi api yang mampu modifikasi cuaca substansial dalam
pemeriksaan mereka dari efek kebakaran hutan Alaska pada prediksi cuaca
regional. Perubahan radiasi yang disebabkan oleh aerosol asap yang dihasilkan
modifikasi yang signifikan dari profil vertikal suhu dan kelembaban di daerah
bebas awan . Di daerah berawan , tinggi konsentrasi aerosol halus (PM2.5 ) dan
besar yang dihasilkan jumlah kondensasi awan inti (CCN ) diubah awan proses
dengan cara yang secara signifikan mengubah tata ruang distribusi dan
intensitas curah hujan . Sebuah terkenal aspek penelitian ini adalah
dimasukkannya satu dimensi awan , menyelesaikan model yang dirancang untuk
menangani penurunan dari kebakaran liar.
Keterbatasan potensi model grid, karena dengan
model kotak , adalah asumsi difusi sesaat emisi merata seluruh volume jaringan.
Meskipun ada sedikit yang dapat dilakukan untuk mengurangi keterbatasan ini
sehubungan dengan difusi horisontal , melampaui mengurangi model jaringan jarak
untuk mencapai halus resolusi , distribusi vertikal emisi dapat secara dramatis
ditingkatkan melalui penggunaan membanggakan dalam teknik grid untuk lebih
lengkap menggambarkan proses kenaikan membanggakan , seperti yang dilakukan
oleh Grellet al. Sebuah teknik baru yang menyeimbangkan kebutuhan untuk
resolusi spasial yang lebih tinggi dengan mereka biaya komputasi adalah
aplikasi grid model yang adaptif dalam CMAQ. Grid Adaptive dinamis mengubah
resolusi mereka direspon terhadap gradien lingkungan , meningkatkan resolusi
daerah dengan kondisi menunjukkan gradien yang tajam dan mengurangi Resolusi di
daerah sedikit variasi .
Simulasi 100 mgm 3 isosurface konsentrasi aerosol
dari simulasi ATHAM dari Chisholm kebakaran di Alberta Kanada, Mei 2001 (sumber
Luderer et al. 2006).
Model Fisika Penuh
Dalam model grid, tingkat horizontal volume
jaringan biasanya 4 km2 atau lebih besar , sehingga bulu-bulu asap pada api
sumber cocok benar-benar dalam volume . Hal ini untuk mencegah memodelkan dari
menyelesaikan salah satu proses membanggakan relevan dinamis . Mengurangi
tingkat horizontal volume grid dari beberapa kilometer ke 50m atau kurang
memungkinkan model untuk eksplisit menyelesaikan proses yang mempengaruhi
perkembangan membanggakan, seperti entrainment . Tingkat resolusi menghilangkan
kebutuhan untuk parameterisation kenaikan membanggakan sebagai model ini
menggabungkan fluks apung polutan langsung ke solusi dari persamaan yang
mengatur dinamika atmosfer . model operasi pada tingkat detail yang didasarkan
pada bentuk Navier - Stokes persamaan dinamika fluida ( Reynolds rata-rata
Navier - Stokes , simulasi eddy besar atau simulasi numerik langsung ) . untuk
lebih hanya menjelaskan kelas ini model , mereka disebut sebagai penuh model
fisika .
Satu plumemodel fisika penuh yang telah diterapkan
untuk wildland api adalah resolusi tinggi atmosfer model pelacak aktif ( ATHAM
) ( Oberhuber et al 1998; . . Herzog et al 1998) . Trentmannet al. simulasi
luka bakar ditentukan di bagian utara – barat Washington yang erat diperkirakan
ketinggian diukur dan konsentrasi asap . Selanjutnya , Trentmann et al . (2006)
dan Luderer et al . ( 2006) menunjukkan bagaimana dinamika meteorologi ditambah
dengan api besar di Alberta , Kanada , untuk menghasilkan pyrocumulus yang
mencapai ketinggian , 13km . 100 mgm 3 isosurface konsentrasi aerosol setelah
40 menit dari integrasi , yang memberikan contoh detail diperoleh dengan model
fisika penuh .
Menggunakan versi awal dari ketinggian sampai
koordinat bentuk Penelitian Cuaca dan Peramalan ( WRF ) Model ( Skamarock et al
. 2001) dengan grid horisontal jarak 10m untuk memeriksa dinamika vortex dalam
asap bulu . Cunningham dan Goodrick ( 2012) menggunakan model yang sama untuk
memeriksa berbagai asumsi yang digunakan dalam pemodelan membanggakan , seperti
sebagai distribusi Gaussian dan Briggs ( 1975) naik membanggakan persamaan .
Untuk simulasi laju pelepasan kalor konsisten dengan kebakaran ditentukan
understory di selatan - timur Amerika Serikat , Briggs yang membanggakan
persamaan kenaikan setuju dengan baik dengan lebih simulasi rinci. Namun,
distribusi horizontal asap ditemukan jarang menjadi Gaussian , melainkan
sebagai bimodal counter-rotating vortisitas cenderung meningkatkan membanggakan
entrainment sepanjang garis tengah membanggakan . Cunningham dan Reeder (2009)
juga berhasil diterapkan model untuk simulasi kebakaran hutan intens dan
menghasilkan pyro – cumulus
Sebuah derivasi menarik dari model fisika penuh
adalah model ALOFT membanggakan dari Amerika Serikat National Institute Standar
dan Teknologi ( NIST ) yang diturunkan dari karya McGrattan et al . ( 1996) .
ALOFT ( A terbuka Large Api plume Model lintasan ) memprediksi distribusi
partikulat asap dan pembakaran produk dari besar kebakaran di luar ruangan
dengan memecahkan persamaan dinamis fluida dasar untuk bulu-bulu asap dan
sekitarnya . Hal ini memungkinkan model untuk mensimulasikan banyak fitur
membanggakan diamati seperti kembar counter-rotating vortisitas sering diamati
. utama penyederhanaan yang memisahkan ALOFT dari kompleksitas dari Model
fisika penuh adalah bahwa ALOFT memecahkan bentuk kondisi mapan persamaan
transportasi konvektif menggunakan ambient konstan kondisi atmosfer .
Kerangka Pemodelan Asap
Meskipun model dispersi dibahas mewakili luas
berbagai pendekatan untuk simulasi transportasi dan dispersi asap dari api
wildland , mereka hanya mewakili sebagian kecil dari kompleksitas masalah
pemodelan asap . alat untuk menjelaskan bahan bakar pemuatan, menghitung
konsumsi bahan bakar dan mengkonversi bahwa konsumsi emisi , serta alat-alat
untuk memperkirakan kenaikan membanggakan , semua diperlukan untuk sepenuhnya
mengobati asap masalah manajemen . Array yang luas dari keahlian yang
dibutuhkan menggunakan alat ini dapat menakutkan untuk pengelola lahan .
The BlueSky Pemodelan Kerangka asap saat ini
termasuk modul distribusi standar (tebal) dan mereka dalam pengujian (tanda
bintang). Data output model meteorologi yang diperlukan untuk langkah dispersi,
tetapi tidak untuk Langkah konsumsi. Pada kelembaban bahan bakar langkah
konsumsi dapat disesuaikan dengan kondisi lokal yang berasal dari informasi
satelit (Tropical Rainfall Measuring Mission Data) atau stasiun cuaca lokal.
Kurva belajar ini adalah tugas dari kerangka kerja
manajemen asap , sebuah istilah yang menggambarkan struktur pemodelan yang
menggabungkan satu set alat untuk masing-masing komponen dari proses pemodelan
asap ( BBM beban , konsumsi , emisi , peningkatan membanggakan dan transportasi
dan dispersi ) ke dalam rantai terpadu alat yang menyembunyikan banyak
mendasari kompleksitas dari pengguna akhir .
The BlueSky Kerangka Smoke Modelling ( BlueSky )
adalah dikembangkan sebagai bagian dari upaya multi-lembaga untuk
mensimulasikan dan memprediksi asap dari kebakaran direncanakan disetujui atau
ditentukan, kebakaran pertanian dan kebakaran hutan ( Larkin et al . 2009). Ini
pasangan off - the-shelf cuaca , bahan bakar , konsumsi , emisi dan dispersi
model dalam kerangka modular untuk menghasilkan prediksi real-time ini . Dengan
mengumpulkan dan menggunakan informasi pada semua aktivitas kebakaran di suatu
daerah , BlueSky tidak memprediksi hanya merokok efek PM2.5 dari api tunggal,
tetapi juga memprediksi efek asap kumulatif dari beberapa kebakaran . BlueSky
mendukung beragam konfigurasi potensial karena ada berbagai pilihan untuk
setiap link dalam rantai alat (Gambar 5 ) .
Sebagai contoh, Pilihan untuk pemodelan dispersi
termasuk CALPUFF dan Keluaran emisi HYSPLIT , dan CMAQ - siap juga dapat
dihasilkan . Upaya validasi untuk BlueSky telah menemukan diprediksi plume
jejak kaki setuju dengan baik dengan pengamatan satelit versi lama dari
kerangka menunjukkan kecenderungan untuk meremehkan dekat-bidang konsentrasi
asap permukaan sementara berpotensi melebih-lebihkan konsentrasi asap permukaan
medan jauh ( Riebau et al . 2006) . Namun, sebuah studi perbandingan antara
BlueSky - CMAQ output dan pengamatan untuk 2008 kebakaran hutan utara California
menunjukkan versi BlueSky 3,0 konsentrasi PM2.5 memprediksi dekat mengamati
nilai-nilai sebagian besar waktu ( Strand et al . , in press) . Selain itu,
bawah prediksi bias tidak lagi jelas . perbaikan ini adalah hasil dari studi
sensitivitas berikutnya yang menemukan bahwa konsentrasi asap permukaan dapat
ditingkatkan dengan memodifikasi bagaimana api diwakili dalam rangka .
Kebakaran membelah diri menjadi beberapa sumber emisi untuk meniru konsep
multiplecore bulu rancangan menawarkan perbaikan asap permukaan prediksi tanpa
mengubah perjanjian dengan satelit terdeteksi.
Beberapa sistem pemodelan asap telah dikembangkan
dari BlueSky termasuk sistem regional di Pacific Northwest dan di tempat lain (
O'Neill et al . 2009), model kustom berbasis web terintegrasi alat dan lebih
lengkap kimia atmosfer sistem pemodelan seperti asap Simulasi Selatan System (
4S ) . Sistem ini ( Liu et al . 2010 ) pasangan kontribusi asap dari pembakaran
wildland dengan udara secara keseluruhan anggaran polusi selama selatan - timur
Amerika Serikat , mempekerjakan CMAQ untuk transportasi dan dispersi dan kimia
atmosfer . Aspek unik dari 4S adalah integrasi DaySmoke dengan CMAQ untuk
menangani distribusi vertikal polutan dari kebakaran hutan belantara , yang
memungkinkan bulu multiple -core updraft untuk disimulasikan .
Masa Depan
Sebuah wilayah kunci dari ketidakpastian disebutkan
dalam banyak pemodelan studi dikutip dalam fase bulu-bulu asap yang menentukan
ketinggian kenaikan akhir dan distribusi vertikal dari polutan. Model yang
disajikan di sini mencakup spektrum dari cara-cara yang berurusan dengan
bulu-bulu naik seketika, pencampuran homogen, fraksi ditentukan Emisi dirilis
pada permukaan dan bagian atas lapisan campuran , parameterisations seperti
Briggs ( 1975) , atau numerik eksplisit simulasi berdasarkan dinamika atmosfer
fundamental. diumum , proses dinamis dasar yang mengatur membanggakan perilaku
seperti entrainment dipahami dengan baik , tetapi api informasi yang diberikan
sebagai kondisi awal untuk manajemen asap rantai alat (total area terbakar dan
bahan bakar pemuatan ) memberikan tidak ada informasi tentang perilaku api yang
akan memungkinkan untuk apa pun lebih dari deskripsi membanggakan umum untuk
semua wildland kebakaran. Meskipun konsep bulu updraft multiple -core memiliki
berguna dalam meningkatkan beberapa simulasi dispersi , ada Saat ini tidak ada
metode untuk memperkirakan jumlah core untuk diberikan api . Foto Plume telah
memberikan beberapa petunjuk tentang jumlah core updraft , tetapi snapshot
tunggal pasokan ini struktur membanggakan waktu bervariasi . Model fisika penuh
memberikan sarana yang sangat baik untuk memeriksa perilaku membanggakan
seluruh berbagai kondisi dan mungkin dapat memberikan wawasan struktur
bulu-bulu yang bisa sangat berguna dalam memeriksa berbagai teknik pengapian
untuk kebakaran yang ditentukan .
Studi transportasi dan pemodelan dispersi awal
difokuskan pada sumber titik industri yang relatif mudah untuk menjelaskan .
Jenis sumber lain seperti garis dan daerah sumber tumbuh dari ini deskripsi
titik awal sumber . Kebakaran liar merupakan kompleks sumber yang bervariasi
dalam ruang dan waktu . Untuk benar-benar menggambarkan kebakaran liar sebagai
sumber emisi akan memerlukan menghubungkan dengan model perilaku api untuk
menangkap variabilitas ruang- waktu tingkat panas dan pelepasan polutan di
seluruh lanskap . Valente et al. ( 2007) menggambarkan upaya pertama di sistem
tersebut menghubungkan model penyebaran pusat kebakaran, api yang menghilang
dan model partikel. Sistem ini memungkinkan munculnya bulu-bulu yang harus
ditentukan, untuk setiap sel berdasarkan laju pelepasan kalor dalam sel dengan
menggunakan hubungan kenaikan membanggakan yang diperoleh dan Riebau ( 1988) .
Hasil penelitian menunjukkan bahwa digabungkan Pendekatan memberikan
kesepakatan yang baik dengan pengamatan dan Oleh karena itu sebuah jalan untuk
pekerjaan di masa depan untuk meningkatkan asap proses manajemen .
Pindah ke penjelasan yang lebih lengkap tentang
kebakaran liar sebagai sumber pencemar membutuhkan lebih dari sekedar
meningkatkan kopling antara api dan suasana . Vegetasi hutan dapat memiliki
efek yang signifikan pada struktur batas - dan permukaan -layer oleh mengubah
distribusi energi kinetik turbulen dan turbulen panas dan momentum, pada
gilirannya , mempengaruhi lokal dan dalam - kanopi transportasi dan difusi asap
dari hutan belantara kebakaran , terutama kebakaran permukaan intensitas rendah
( KL Clark , N. Skowronski , M. Gallahger , KAMI Heilman , JL Hom , M.
Patterson , X. Bian dan R. P. Shadbolt , unpubl . data, 2011) . Pengembangan
dan penerapan kanopi sepenuhnya diselesaikan sub - model dalam model atmosfer
untuk meningkatkan dispersi prediksi untuk kebakaran intensitas rendah seperti
yang diusulkan oleh M. Kiefer , S. Zhong , W. Heilman , J. Charney , X. Bian
dan R. Shadbolt ( data tidak dipublikasikan , 2011) dapat meningkatkan
kemampuan kita untuk memprediksi lokal merokok efek .
Array yang terdiri dari alat manajemen asap rantai
, ditambah dengan kurangnya informasi kuantitatif pada keterbatasan
masing-masing komponen , menyajikan pengelola lahan dengan tugas yang sulit
dalam menentukan alat apa yang harus digunakan dalam memberikan kondisi . Asap
dan Emisi Model Interkomparasi Proyek ( SEMIP ) , yang didanai oleh Program
Ilmu dengan api, alamat baik kebutuhan ketat , penilaian kuantitatif semua asap
yang tersedia dan model emisi dan kebutuhan untuk menerjemahkan informasi
tersebut menjadi pedoman yang dapat digunakan untuk digunakan oleh pengambil
keputusan dan regulator . Daripada berfokus pada perbandingan tipe model
tunggal seperti model konsumsi bahan bakar , SEMIP membandingkan semua model di
alat manajemen asap. Selain itu, melalui SEMIP asap dataset pemodelan akan
tersedia untuk pengujian model, menganalisis dan pembangunan.
Kesimpulan
Ulasan ini berfokus pada alat pemodelan asap yang
digunakan operasional atau sekarang kemajuan signifikan dalam pemodelan asap ,
dan sama sekali tidak kajian mendalam dari model kualitas udara . Kesenjangan
pengetahuan yang signifikan tetap , terutama di daerah Struktur bulu-bulu
seperti yang terkait dengan multiple -core updraft bulu . Ilmu dasar yang
mengatur atmosfer transportasi dan dispersi cukup mapan , terutama untuk emisi
non - apung . Saat ini , evolusi kuat bulu apung seperti segumpal asap buruk
dijelaskan dalam kebanyakan model . Waktu bervariasi distribusi spasial panas
rilis di seluruh lanskap , dan pengaruhnya terhadap pengembangan membanggakan ,
sebagian besar diabaikan dalam sebagian besar upaya pemodelan karena
kompleksitas mengukur jenis sumber . Varians dalam permukaan panas karena api
merupakan komponen integral diakui pemodelan dispersi asap dan transportasi ,
seperti panas menghubungkan api - sumber ke atmosfer . Kemajuan besar
berikutnya dalam pemodelan asap akan melibatkan bergerak di luar saat ini
metodologi untuk menentukan kenaikan membanggakan untuk lebih lengkap deskripsi
struktur membanggakan mampu mewujudkan berbagai membanggakan karakteristik
perilaku kebakaran hutan dan segudang yang struktur membanggakan yang dapat
direkayasa oleh api yang ditentukan pola pengapian .
