© 2 0 1
1
Y
ad
o ng X
uA B S T R A C T
Y A D O N G X U
:U
s eP
r o c e s sA
n aly
si
sto
A
s s e s sP
r ed i
ct
ed O
z o n eF
o rm
at
i
o ni
nt h
eU
nit
ed
A
r ab E
m i
r at
e s(
U
nd
e rt
h
ed i
r e ct
i
o n of
W
i lli
am V i
z u et
e)
W
e u s ed
t
h
eC
om m
u nit y M
ul
t
i
s c al
eA i
rQ
u al it y
(
C M A
Q
)
m
od
el
sim
ul
at i
o nt
os
t
ud y
o z o n ef
o rm
at i
o ni
nt h
eU
nit
ed A
r ab E m i
r at
e sM
od
el p
e rf
o rm
a n c e e v al
u at i
o nr e s u
lt
si
nd i
c at
e s e v e r e o v e r-p
r ed i
ct i
o n of O
3 a nd
u nd
e r-p
r ed i
ct i
o n of N O
2 e sp
e ci
ally i
nt h
eA b
uD h
ab i
u rb
a n r eg i
o nw it h
a n o rm
ali
z ed m
e a nb i
a s(
N M B
)
f
o rO
3 at 1 7 9 %
a nd N O
2a
t
-6 4 %
at
u rb
a nm
o nit
o ri
ng
sit
eK H A F
W
e u s ed t h
ep
r o c e s s a n aly
si
st
o ol
st
og
et
h
e rw i
t
h
ap
o st p
r o c e s s o rt
o ol p y P A
to
i
n v e st
ig
ate
t
h
ep
o s sib l
ef
a cto r s
c a u si
ng t h
ep
o o rp
e rf
o rm
a n c e a nd
a s s e s sp
ote n
t i
al m
aj
o r c o nt
ri b
ut
o r st
oh ig h
o z o n e ep i
s od
e si
nt h
em
od
el
T h
e r e s ult
si
nd i
c at
et
h
at
t
h
el
o c al p h
ot
o ch
em i
c al p
r od
u ct
i
o n a nd
ad
v e ct
i
o np
r o c e ss
e sw
e r et h
em
ai
n c o nt
rib
ut
o r st
o s u rf
a c e o z o n ei
nt h
eU A E
W
e c o nd
u ct
ed
t
w
o s e n si
t
i
vi
t
y
r u n sin
w h i
ch N O
x em i
s si
o n s a r ei
n c r e a s ed t
ou n
d
e r st
a nd
m
od
el
r e sp
o n s e st
od if f
e r e nt
em i
s si
o n s c e n a ri
o sC
om p
a r ed
w it h
t
h
e
o r
ig i
n al m
od
el
sim
ula
t i
o n,i
n c r e a si
ng t h
e a nt h
r op
og
e ni
cN O
x em i
s si
o n r at
e sb y
af
a ct
o ro
f 6 i
nt h
eA b
uD h
ab i
u rb
a n r eg i
o n(
t h
e s e n sit i
vi
t
y
r u n s2
)
c a u s ed
sig
nif i
c a nt p
r ed i
cte
d O
3d
e c r e a s eb y
up
t
o8 0
p p b
T h
e sy
ste
m
sw it
ch
ed f
r om
N O
x-lim i
te
d
c o nd it i
o ni
nt h
e
o r
ig i
n al m
od
el
r u nt
oN O
xT A B L E O F C O N T E N T S
L IS T O F T A B L E S
v
L IS T O F F IG U R E S
v
i
L IS T O F A B B R E V I
A
T IO N S
v
M
C H A P
T
E
R
I
I N T R O D U C T I O N
1
I I
M E T H O D S
4
A i
rQ
u alit
y M
od
el
4
S
u rf
a c eM
e a s u r em
e nts
7
I I I
R E
S U L
T
S
1 0
M
od
el P
e rf
o rm
a n c eO
v e r vi
ew
f
o rA ll S it
e s1 0
D
et
ai l
ed M
od
el P
e rf
o rm
a n c eE
v al
u at i
o n a nd P
r o c e s sA
n aly
si
sR
e s ult
sf
o rU
rb
a nS it
eK H A F
1 1
D
et
ai l
ed M
od
el P
e rf
o rm
a n c eE
v al
u at
i
o n a nd P
r o c e s sA
n aly
sis
R
e s ult
sf
o rR
u r al S it
eL IW
A
1 6
D
et
aile
d M
od
el P
e rf
o rm
a n c eE
v alu a
t io n
a nd P
r o c e s sA
n aly
s
is
R
e s ult
sfo r
H ig h O
z o n eE p i
s od
e s1 8
N O
x em is s
io n s e n s
it iv
it
y
2 3
IV
S U M M A R
Y A
N D C O N C L U S
I
O N S
3 0
R E F E R
E
N C E S
3 3
L
I
S T O F
T
A B L E S
T
ab le
1
E A D
air
m
o ni
t
o rin
g
st
at
io n s ; r e
p
r e s e nt
at
io n
t
y p
e a nd g
rid
c el l L
o c at io n
9
2
N
o rm
aliz e
d m
e a nb ia s
(
N M B
)
a nd
n o rm
al iz e
d m
e a n e r r o r(
N M E
)
o
f 0 3
a nd N 0 2
at t h
ea
i
rm
o nit
o ri
ng
st
at io n s
f
o rt he
s um m
e r ep i
s od
e1 1
3
S
um m
a ry
of
t
h
ep
r o c e s s a n al
y
si
s r e s ult
s at
K
H A
F f
o rJ
uly 0 3
,2 0 0 7
1 5
4
S
um m
a ry
of t h
ep
r o c e s s a n aly
sis
r e s ul
t
s at L IWA fo r
J
uly 0 3
,2 0 0 7
1 8
5
S
um m
a ry
of t h
ep
r o c e ss
a n aly
sis r e s u
lt
s
fo r
t h
es
e n sit i
vit y
r u n s2
L IS T O F F IG U R E S
F ig
u r eI
M
ap
s of m
ode
li
ng d
om
ai
n s u s ed in
C IVI A Q
sim
ula
t io n s
5
2
aT h
elo c a
t
io n o
f
t h
e s u rf
a c em
o nit
o r sm
ai
nt
ai
n ed b y
t h
eE
n vi
r o nm
e nt
al
A
g
e n cy
A
b
uD h
ab
i
8
2 b T h
elo c a
t io n
of
t
h
e s u rfa c e
m
o nit
o r sm
ain
t
ain e
d b y t h
eE
n vi
r o nm
e nt
al A g
e n cy A b
uD h
ab i lo c a
t
ed in
A b
uD h
ab i
u rb
a n r eg i
o n9
3
E
a rly m
o r nin
g
(
6
:0 0
-9
:0 0 L S T
)
a nd la
te
nig h
t
(
2
:0 0
-5
:0 0 L S T)
O
a a nd N O
2 a v e r ag
ed
c o n c e nt
r at io n s a
t K H A F f
o rJ
uly 2 0 0 7
1 2
4
T i m
e s e rie s
p l
ot
sf
o r0 3
a nd N 0 2
,w
in
d
v e ct
o rp l
ot
s a nd P B L
h
eig h
t
f
o rK H A F
a nd L IW
A
si
t
e s o nJ
uly 0 3
,2 0 0 7
14
5
S
il
l m
a n r at
i
of
o rK H A
F
a nd L IW
A
sit
e s o nJ
uly 0 3
,2 0 0 7
i
nt
h
e o rig i
n al m
od
el
r u n1 6
6
E
a rly m
o r ni
ng
(
6
:0 0
-9
:0 0 L S T
)
a nd l
at
e nig h t
(
2
:0 0
-5
:0 0 L S T
)
O
s a nd N O
2 a v e r ag
ed
c o n c e nt
r at i
o n s at L IW
A f
o rJ
uly 2 0 0 7
1 7
7
S p
at
i
al p l
ot
sf
r om h
o u r1 3
:0 0 L S T t
o1 6
:0 0 L S T
sh
ow i
ng h ig h
o z o n ep
l
um
ef
o rm
ed i
n-b
et
w
e e nA b
uD
h
ab
i
a nd D
u
b
ai
o nJ
uly 0 1
,2 0 0 7 i
nt h
em
od
el
2 0
8
T im
e s e ri
e sp l
ot
sf
o r0 3
a nd
N
0
2
,w
i
nd
v e ct
o rp l
ot
s a nd
o z o n e sp
at i
al p l
ot
sf
o rG A Y A
si
t
e o nJ
uly 2 2
,
2 0 0 7
2 2
9
T h
em
ap
of A b
uD h
ab i
r eg i
o n o v e rla
id b y 1 2
-k m g
ri d
s2 5
1 0 T im
e s e ri
e sp l
ot
sf
o rt
h
e s e n si
t
iv
i
t
y
r u n s2
c om p
a r ed
w
i
t
h
t
h
eo
b
s e r v at io n s a n
d t h
e o rig i
n al m
od
el
r u n2 6
I I
O
3 s c at
t
e rp l
ot
sf
o rt h
e o rig i
n al m
od
el
r u n a nd t h
e s e n sit iv
i
t
y
r u ns
2 f
o rt
he
m
o nt h
of J
uly
at
B A N I
si
t
e2 7
1 2
.S il lm
a n r at io
f
o rK H A F
a nd B A N I
sit
e s o nJ
uly 0 3
,2 0 0 7
i
nt h
e s e n si
t
iv
i
t
y
r u n s2
2 9
L IS T O
F A B
B R E
V I A T
IO N S
A L D 2
A L D
xC A M
xC M A
Q
E T H
E T H A
l O L E
I S O P
N M B
N M E
N O
xP A R
P E C
P O C
O L E
R O O H
S M O K E
T E R P
T O L
v o c
W
R F
X Y L
A
c et
ald
eh y d
eP
r op i
o n ald
eh y d
e a nd h ig h
e r ald
eh y d
e sC
om p
r ehe n s
iv e
A ir
Q
u alit y M
od
el
w
it h
e xt
e n sio n s
C
om m
u nit y M
ult is c a
le
A ir
Q
u alit y M
od
el
E
t
he n e
E t ha n e
In
te r n a
l
ole
f in
c a rb
o nb
o nd
Is o
p
r e n eN
o rm
al iz e
d M
e a nB i
a sN
o rm
aliz e
d
M
e a nE
r r o rO
xid
e s of
nit
r og
e nP
a r af f i
n c a rbo n
b
o nd
P
ri m
a ry
ele
m
e nt
al
c a rb
o nP
ri m
a ry
o rg
a nic a e r o s o
l
c a rb
o nT
e rm i
n al
ol
ef in
c a rb
o nb
o nd
H ig h
e r o rg
a nic
p
e r o xi d
eS p
a r s eM
at
rix
O p
e r at
o rK
e r n el E m is s
io n s
S y
st
em
T
e rp
e n eT
olu e n e
V
ola
t i le
O
rg
a nic
C
om p
o u nd
sW
e at
h
e rR
e s e a r ch F
o r e c a st
M
od
el
X y l
e n eC H A P T E R I
IN T R O D U C T IO N
T h
eU
nit
ed A
r ab E m i
r at
e s(
U A E
)
i
s am
o ng t h
em
o st
r ap id ly g
r ow
i
ng
n at
i
o n si
nt h
ew
o rld
r e s ult i
ng i
nl
a rg
ei
n c r e a s e si
np
op
ul
at i
o n, e n e rg y
u s e, a nd
v eh i
cl
et
r af fi
c[
1
]
.T h
eU A E i
s al
s oh
om
et
o s e v e r al l
a rg
ei
nd
u st
ri
e s, a nd t w
oi
nt
e r n at i
o n al
u rb
a n c e nt
e r s(
A b
uD h
ab i
a nd D
ub
ai
)
w
it h l
a rg
e v eh i
c ul
a r s o u r c e s of
em i
s si
o n s a nd p
r ob l
em
s of t
r af f i
cc o n
g
e st i
o nL
a rg
e em i
s si
o n s of
o xid
e s of
nit
r og
e n(
N O
x)
f
r om
v eh i
cl
e s a nd p
ow
e rp l
a nt
sa r e
i
np
r o xim it y
t
op
ot
e nt i
ally l
a rg
e em i
s si
o n s of
v ol
at i l
e o rg
a ni
c c om p
o u nd
s(
V O C
s)
f
r om t h
ep
et
r ol
e um i
nd
u st
ry
T h
e cli m
at
ei
nt h
eU A E
,i
n c om b i
n at i
o nw it
h t h
e s e r ap id ly
g
r ow i
ng
em i
s si
o n s, r e s ult
si
na
n e n vi
r o nm
e nt
c o nd
u ci
v ef
o rh ig h
o z o n ep
r od
u ct i
o nS
u rf
a c el
e v el
o z o n ei
s a nim p
o rt
a nt
ai
rp
ol l
ut
a nt
f
o rit
sh
a rm
t
op
e op l
e a nd
t
h
ee n v
i
r o nm
e nt
a nd
t
h i
s u np
r e c ed
e nt
ed g
r ow
th i
n em i
s si
o n sp
o s e sim p
o rt
a nt
ch
all
e ng
e sf
o ra
i
rq
u alit y m
a n ag
em
e nt
[
2
,3
]
S
om
e of
t
h
ef i
r st
m
od
eli
ng
of
o z o n ei
nt h
e r eg i
o n c am
ef
r om
ag l
ob
al
s c al
e ai
rq
u al it
y m
od
el
(
A Q M
)
I
n2 0 0 1
,t h
e s eg l
ob
al
ch
em i
st
ry m
od
el
sp
r ed i
ct
ed
a s um m
e rt
i m
eO
3m
a xi m
um
o v e rt h
eM id d l
eE
a st
,w it h m
e a nm i
xi
ng
r at i
o si
nt h
em id d l
e a nd
up p
e rt
r op
o sp h
e r ei
n e x c e s s of 8 0 p p b
v[
4
,5
]
O t h
e r st
ud i
e s of t h
eA
r ab i
a nG
ulf
r eg i
o n, u si
ng
g l
ob
al m
od
el
s,h
a v e al
s op
r ed i
ct
ed
r el
at i
v ely h ig h
co
n c e nt
r at i
o n s of
o z o n e[
6
]
T h
e s em
od
el
sh
a v ep
r ed i
ct
ed im p
a ct
s o n ai
rq
u ality i
nt h
eU A E f
r om
th
el
o ng
- r a ng
et
r a n sp
o rt
of
a
i
rp
oll
ut
a nt
sf
r om E
u r op
e, a nd
oth
e r r eg i
o n s of t h
eM id d l
eE
a st
[
7
-
9
]
D
u et
ot
h
el
a rg
ep
op
ul
at i
o n si
nt h
eM id d l
eE
a st
a nd N
o rth A f
ri
c a ,D
u n c a n et
al
(
2 0 0 8
)
e st im
at
ed
t
h
at
E
u ro
p
e a np
ol l
ut i
o n c a u s e sm
o r ep
re
m
a
t
u re o z o n e-r el
at
ed m
o
rt
a
l it ie s
i
nt h
e s e
re
g i
o
n sm
o rt
a
l i
t
y
a r e s up p
o rted b y
ot
h
e rg l
ob
al m
od
el i
ng
st
ud i
e si
nt
h
el i
te r a
tu r e
[
8
-1 0
]
E
a ch
of
t
h
e s e st
ud i
e sh ig h lig h t
st
h
eim p
o rt
a n c e of
r eg i
o n al t
r a n sp
o rt
of
o z o n ei
nt
ot h
e r eg i
o nA
l
i m it
ed
n um b
e r of
r eg i
o n al
s c al
em
od
el i
ng
stu
d i
e sh
a v eb
e e np
e rf
o rm
ed
o v e rt
h
eM id d l
eE
a st
[
1
1
,1 2
]
T h
eU A E A i
rF
o r c e a nd A i
rD
ef
e n s eM
et
e o r ol
og i
c al D
ep
a rt m
e nt
u s e
d t h
ei
rim p l
em
e nt
at
i
o n of t h
eW
ea
t h
e rR
e s e a r ch F
o r e c a st i
ng
(W
R F
)
a nd d
e
ve
l
op
ed
a n a
i
rq
u alit y f
o
r e c a st i
ng
s
y
st
em
u si
ng
W
R F
-C h
em
S
om
e of t h
eg
r e ate s
t
h
u rd l
e sf
o rc o
m p l
et i
ng t h i
s ef f
o rt w
e r et h
el
a ck
of
a c c u r at
el
o c al
em i
s si
o n sd
at
ai
nt h
eM id d l
eE
a st
[
1
3
,1 4
]
N
e v e rt h
el
e s s,t
h
e a ut h
o r s r ep
o rt
ed
r e a s o n ab l
em
od
el p
e rf
o rm
a n c ef
o r o z o n ec o n c e n
t
r at i
o n s,w
h
e n c om p
a r ed w i
t
h
s u rf
a c e ob
s e r v at
i
o n sT im
e s e ri
e sp
r o vi d
ed
in
t h
er e
p
o rt
,h
ow
e v e r,d id
sh
ow
u nd
e rp
r ed i
c
t i
o n s of
s u rf
a c e o z o n e at
a s u rf
a c em
o nit
o ri
nt h
ec
i
t
y
of G
ay
at h i I
n a n ot h
e r st
ud y
, a r eg i
o n al
s c al
e ap p li
c at i
o n of t h
eC
om p
r eh
e n si
v eA i
rq
u al
it y M
od
el
w
i
t
h
e xt
e n si
o n s(
C
A
M
x)
t
h
at
f
o c u s ed
o nQ
ata r
w
a sd
e v el
op
ed
, a nd
i
n cl
ud
ed
all
of t h
eU A E w it h i
nt h
em
od
el i
ng d
om
ai
n[
1 5
]
P
r ed i
ct i
o n s of
o z o n ef
r om t h i
sm
od
el
al
s o sh
ow
ed
a n u nd
e rp
r ed i
ct
i
o nw h
e n c om p
a r ed
to
s u rf
a c e ob
s e r v at i
o n sT h
ea u
t
h
o r sl i
st
a sp
r ob
ab l
e c a u s e st
h
el
a ck
of d
et
ail
ed
em i
s si
o nd
at
af
o rt h
e r eg i
o n, a nd
t
h
eim p
r op
e r si m
ul
at i
o n of
t
r a n sp
o rt i
nto
Q
at
a rT h
e s e a ut h
o r sp
oi
nt
o ut t h
at
t h
em
od
el
p
r ed i
ct
ed l
a rg
e r eg i
o n al
c o nt
rib
ut i
o n st
o o z o n e c o n c e nt
r at i
o n s a nd
s aw
o z o n et
r a n sp
o rt
o v e r
d i
sta n c e s o
f
1
0 0
-2 0 0 k m p
e rd
ay
.T h
e s e stu
d i
e sh ig h lig h
t t
h
ed if f i
c ul
t
y i
np
r ed i
ct i
ng
o z o n e c o n c e n
tr a
t i
o n s,t h
ei m p
o rt
a n c e of
r eg i
o n al t
r a n sp
o rt
of
o z o n e , a nd
t
h
ei
n a c c u r a cy
i
nt h
e e xi
st i
ng
em i
s si
o ni
n v e nt
o ri
e sR
e c og
ni
zi
ng t h
eim p
o rt
a n c e of
u nd
e r st
a nd i
ng t h
e ai
rp
oll
ut i
o nb
u rd
e ni
nt h
eU A E
,w
e u s ed
a sta
t
e of t h
e s ci
e n c e r eg i
o n al
s c al
e ai
rq
u al it y m
od
el t
op
r ed i
ct
ai
rp
oll
ut
a nt
c o n c e n
t
r at
i
o n sf
o r o z o n e,
p
a rt
i
c ula
te
m
at t
e r a nd
af
ew
ai
rt
o xi
c sA
sp
a rt
of
t
h
e s e ef f
o rts
m
ete o r o
l
og i
c al
a nd
em i
s si
o ni
n v e nt
o ry d
at
a u si
ng t h
em
o st
c u r r e nt g l
ob
al
a nd l
o c al
s c al
ed
at
ab
a s e sw
e r ed
e v el
op
ed
.A lt h
o ug h t h i
s st
ud y
u s e st h
eb
e st
a v ail
ab l
ei
nf
o rm
at i
o nt h
e r e a r eim p
o rta n
t
u n c e rt
ain
t ie s
in
o
u rm
ode
l
r e s ults
T h is
st
ud y w il l id
e nt if y t h
e s eu n c e r
t
ain
t ie s
t h
r o ug h
d
eta
ile
d
m
od
el
p
e rfo r
m
a n c e e v alu a
t io n s
u sin
g
s u rfa c eo
b
s e r v at
io n a
l d
at
aO
u rg
o al w
a st
oid
e nt if y p
o o rm
od
el p
e rfo r
m
a n c e a nd
r e c om m
e nd
f
ut
u r ew
o rk to
he
l p im p
r o v em
od
el
a c c u r a cy
S i
n c et h
e ult
im
at
e u s e of t h i
sm
od
el in
g
s
y
st
em is
to
s up p
o rt f
ut
u r ep
oli
cy d
e cis
io n s
w
eh
a v ef
o c u s ed
o u r a n aly
sis
o nh ig h
o z o n eC H A P T E R II
M E T H O D S
A i
rQ
u ali t y M
od
el
F
o rt h is
st
ud y t h
eC
om m
u nit y IVI
ult is c a
le
A ir
Q
u alit y l\/l
ode
l
(
C i\/ IA Q
)
w
a s ch
o s e nC M A Q i
s a c om p
r ehe n s
iv e
,th
r e e-d im
e n sio n a
l,
m
ult
ip
ol lu
t
a nt
,m
ult is c a
le
at m
o sp h
e ric
c
he
m is
t
ry
,t
r a n sp
o rt
, a nd d
ep
o sit
io n
m
od
el t h
at
h
a sb
e e nd
e v el
op
ed b y
t
h
eU S
E P A
[
1 6
,1 7
]
i
n c olla
bo r a
t io n
w
it h d
e v elo
p
e r sw
o rld
-w id
eC M A
Q
is
ap
ub lic
ly
a v ai la
b le
E
ule r
ia n
g
rid
-b
a s e
d m
od
el t ha
t
c a n ad d
r e s st
r op
o sp h
e ric
o z o n e , a cid d
ep
o sit io n
, vis
ib il it y
,f i
n ep
a rt
ic u
la
te s
, ai
rt
o xic s
, a nd
ot h
e r air
p
ol lu
ta n
t
is s u e s
in
t
h
e c o nt
e xt
of
a "o n e a
t
m
o sp h
e r e "p
e r sp
e ct iv e
w
h
e r e c om p l
e xin
te r a c
t
io n s
b
et w
e e n at m
o sp h
e ric
p
ol lu
ta n
t
s a nd
r eg i
o n al
-to
-u r
ba n
-s c ale
cir c u
la
t io n s a r e
sim
ult
a n e o u sly
ad d
r e s s ed
F
o rt
h
eC M A Q m
od
el
w
e cho s e
t
h
eC
a rbo n
B
o nd 2 0 0 5
ch
em ic a
l m
e ch
a nis
m
(
C B 0 5
)
w it h
ch lo r
i
n e up d
at
e s[
1 8
]
,t
r e at m
e nt
of m
e r c u ry
ch
em is
t
ry
a nd
af
ew
air
t
o xic s
(
f
o rm
ald
eh y d
e, a c et
ald
eh y d
e a nd b
e n z e n e)
, a nd V
e r sio n
5
of t h
e a e r o s ol m
od
ule
T h
eC B 0 5 m
e ch
a nis
m is
a n up d
ate
o nt
h
eC
a rbo n
B
o nd IV
ch
em ic a
l m
e ch
a ni
sm
[
1 9
]
t
ha
t
ha s
b
e e n u s ed i
n ai
rq
u alit
y m
od
els
fo r s e v e r a
l d
e c ad
e sT h
e r e a ct iv e
ch lo r
i
n e ch
em i
st
ry
m
e cha n
is
m
is
i m p
o rta n
t t
om
od
el t h
ei m p
a ct
of C h lo r
in e
a nd /
o rH O C I
em is s
io n s
o no x
id
a nt
fo r
m
at io n
a nd V O C d
e c ay
r ate s
C h lo r
i
n e ch
em is
t
ry m
ay b
ei m p
o rta n
t
fo r
t h
eA
r ab ia n
G
ulf
r eg i
o n sin c e
t h
e st
ud y
a r e ai
n clu
de s
s ub
st
a nt
ia
l
c o a st li
n e s,w
h ic
h
a r e a ni m p
o rt
a nt
s o u r c e of
ch lo r
in e
em i
s sio n s
f
r om
s e aD
u et
ot
h
ei m p
o rta n c e
of in
te r n a
t
io n a
l
em
is s
io n s
o v e r ala r
g
e a r e a o n air
q
u alit
y
i
nt h
eU A E
,w
eha v e
s el
e cte
d
ala r
g
em
od
el d
om
ain
fo r
t
he s e
si m
ula
t io n s
th
at
in c
l
ud
e st
h
e e nt
i
r eA
r ab i
a nP
e ni
n s ul
a a nd p
o rti
o n s of N
o rth A f
ri
c a,E
u r op
e ,C
e nt
r al A
si
a a nd I
nd i
aa s s
h
ow
ni
nF ig
u r e1
W
h ile
t
h i
sl
a rg
ed
om
ai
n c ap
t
u r e st
h
el
a rg
e-s c a
l
et
r a n sp
o rt
of
p
ol l
ut
a nts
, a n e st
ed
sm
all
e rd
om
ai
np
r o vid
e sg
r e ate r r e s o
l
uti
o ni
nth
eim m
ed i
ate
vi
ci
nit
y
o
f
t
h
eU A E
T h
el
a rg
ed
om
ain
h
a s a r e s ol
ut
i
o n of 3 6
-k m
a n
d 1
4
8
c olu
m
n s a nd 1 3 4
r ow
so
f g
rid
-c e
lls
T h
e n e st
ed
sm
al l d
om
ai
nh
a s a r e s ol
ut
i
o n of 1 2
-k m
a n
d
in c
lu
d
e s7 8
c o
l
um
n s a nd 7 2
r ow
s of g
rid
-c el l
sE
a ch
of t h
et
w
od
om
ai
n sh
a s3 4
v e rt i
c al
sig m
al
e v el
sw it
h d
e n s e rl
ay
e r s n e a rt
h
e s u rf
a c e a nd f
ew
e rl
ay
e r s cl
o s et
ot h
et
op
of t h
ed
om
ai
nT h
el
ow
e st
l
ay
e ri
s ab
o ut
4
0 m t h i
ck
3Al M n CjtaMtu i t ai i
F ig
ur e1 M
ap
s of m
od
el in
g d
om
ai
ns u s ed i
nC M A
Q
sim
ula
t io n s s
h
ow in
g t h
e(
a)
o ute r
d
om
ain
at
3 6
-k m h
o ri
z o nt
al
re s olu
t io n a n
d
(
b
)
t h
ei
nn e rd
om
ain a
t 1 2
-k m
h
o riz o n
ta
l
re s olu
t io n
C
olu
m
n and
r ow
e xtr e
m
af
o r e a ch d
om
ai
n a rein
d ic a
t
ed
r e sp
e ct iv e
l
y
at t h
e e nd
s of t h
e s o ut h
e r n a nd w
e st
e r nb
o u nd
a rie s
W
eh
a v e ch
o s e nt
om
od
el
t w
o ep i
s od
e s, o n ei
nt
h
e s um m
e r of 2 0 0 7
(M
ay 1 5 t
oA
ug
u st
3 1
)
a nd
t
he
s e c o nd in
t
h
ew
i
nte r o
f 2 0 0 7
-2 0 0 8
(
D
e c1 5
,2 0 0 7
to
M
a r ch 3 1
,2 0 0 8
)
,t
o c ap
t
u r etw
od i
st
i
n ct
s e a s o n sA ll
of
th
em
et
e o r ol
og i
c al,
em i
s si
o n s, a nd
ai
rq
u al it
y
m
od
eli
ng
a r ep
e rf
o rm
ed
o v e rt h
e s et w
o sp
at
i
al d
om
ai
n s a nd
t
im
ef
r am
eI
n o u r st
ud y
,o
b
s e rv ed
a nd m
od
ele
d
o z o n efo r
t
h
ew
i
nt
e r ep i
s od
ew
e r em
u ch l
ow
e rt h
a nt
h
e o n e si
nt
h
e s um m
e r ep i
s od
eT h
eW
e at h
e rR
e s e a r ch
F
o r e c a st
(
W
R F
)
m
od
el
,W
R F V 3 0 1
,w
a s u s ed
to
g
e n e r at
et h
eg
rid d
ed m
et
e o r olo
g
i
c al i
np
ut
d
at
af
o rC M A Q
[
2 0
]
T h
eW
R F V
e r sio n
3 0 1
s
y
st
em
i
s aE
ul
e ri
a n n o n-h y d
r o st
at i
cm
od
el
c o n sis
t
in
g
of m ic r o
p h y
sic a
l p
r o c e s s e s of
c
l
o ud
a nd
p
r e cip i
t
at
i
o n,l
o ng
w
a v e a nd
sho rt w
a v e r ad ia
t iv e
s che
m
e s, at m
o sp h
e ric
t
u rb
ule n c e
a nd d
i
f f
u si
o n, a s u rfa c e
la
y
e r a nd
s oi l la
y
e rp
a r am
et
e riz a
t
io n
s che
m
e a nd
ap l
a n et
a ry b
o u nd
a ry l
ay
e r(
P B L
)
s ch
em
e[2 1
]
.T h
eS p
a r s eM
at
ri
xO p
e r at
o rK
e r n el E m is s
io n s
(
S M O K E
)
sy
st
em
,S M O K E
v2
4
,w
a s u s ed t
op
r o c e s st h
e em i
s sio n s
i
np
ut d
at
aT h
ei
np
ut
d
at
afo r
S M O K E w
e r e c om p il
ed
f
r om
s e v e r al g l
ob
al
, r eg i
o n al
, a nd l
o c al d
at
ab
a s e st
o c r e at
e at
em p
o r al ly
r e s ol
v ed
a nd
s
p
at i
ally d i
st
rib
ut
ed
em i
s si
o n sd
at
af
o rC M A
Q
T h
e a nt h
r op
og
e ni
c em i
s si
o n sw
e r ep
r o c e s s ed f
r om
a c om b i
n at i
o n of
s e v e r al
a v ai l
ab l
ed
at
ab
a s e of t h
eC l i m
at
eC h
a ng
e a nd
Im p
a ct
R
e s e a r ch
,i
n cl
ud i
ng
T h
eM
ed it
e r r a n e a nE
n vi
r o nm
e nt
(
C I R C E
)
y
e a r2 0 0 5
c o u n
t
ry
-l
e v el
i
n v e nt
o ry
,t
h
eE m i
s si
o n sD
at
af
o rG l
ob
al A t m
o sp h
e ri
cR
e s e a r ch
(
E D G A R
)
y
e a r2 0 0 0
c o u nt
ry
-l
e v el i
n v e nt
o ry
,t h
eE
u r op
e a nM
o nit
o ri
ng
a nd
E
v al
u at
i
o nP
r og
r am
(
E M E P
)
y
e a r2 0 0 6 5 0
-k m g
ri d d
ed in v e n
to r
y
a nd
ay
e a r2 0 0 4 p
oin
t
s o u r c ein v e n
t
o ry f
o rin
d
u st
ria
l
s o u r c e si
nA b
uD ha
b i
,U A E
T h
eb io
g
e nic e
m is s
io n s
w
e r e e st i m
at
ed f
r om t h
eM
od
el
of E m is s
io n s
of G
a s e s a nd A
e r o s ols
f
r om N
atu r e
(
M E G A N
)
v e r sio n
2 0
4
[
2 2
]
T h
e s e r ep
r e s e nt t h
eb
e st
ef f
o rt
st
op
r o c e s s em is s
io n s
f
o rt
h
e r eg i
o nT h
e e v al
u at
i
o n of
u n c e r
t
ain
t
ie s a n
d k
n ow
nd
ata
g
ap
s a r ed
e s c rib
ed
els e
w
he r e
[
2 2
]
T
o a s sis
t in
t
he
m
ode
l p
e rfo r
m
a n c e e v alu a
t i
o n, a nd p
r o vid
e ad d it i
o n al i
n sig h
t
o ns
im
ula
te
d
o z o n efo r
m
at i
o n,w
eq
u a nt if i
ed
t h
e r el
at i
v e c o nt
ri b
ut i
o n s of
all p
r ed i
ct
ed
p h y
sic a
l
a nd
ch
em ic a
l p
r o c e s s r at
e sT h i
sw
a s a c c om p li
sh
ed b y
u si
ng p
r o c e s s a n aly
sis
(
P A
)
t
o ol
s a v ai l
ab l
ei
nt
h
eC M A Q
m
od
el
W
h
e nI
nt
eg
r at
ed P
r o c e s sR
at
e(
IP R
)
a nd
I
nt
eg
r at
ed R
e a ct i
o nR
at
e(
I R R
)
e xt
e n sio n s a r e e n a
b le
d d
u ri
ng
t
h
eC M A Q m
od
el
r u n ,t h
ec o n c e n
t
r at i
o n ch
a ng
ef
o r a c e rt
ai
n ch
em i
c al
sp
e ci
e s c a u s ed b y p h y
si
c al
a nd
ch
em i
c al
p
r o c e s s e si
sd
e s c rib
ed i
nm
a s s c o n s e r v at i
o n eq
u at i
o n sB y
s ol
vi
ng
t
h
e s e eq
u at
i
o n s,C M A Q
c a n o ut
p
ut la r
g
e a nd
c om p l
e xd
at
a s et
s e xt
r a ct
i
ng t h
ep
r o c e s sd
et
ail
sf
o r e a ch
s
p
ec
i
e si
n e a ch g
rid
c el l
I
t
i
s a u s ef
ul
a n aly
t
i
c al t
o ol w id
ely
u s ed t
o u nd
e r st
a nd
a nd
q
u a nt
if y p h y
sic a
l
a nd
ch
em i
c al p
r o c e s s e s of
o z o n ef
o rm
at i
o n[
2 3
-2 5
]
A p
o st
p
r o c e s s o rc a
ll
ed p y P A i
s u s ed
t
o ag g
r eg
at
ep
r o c e s s a n aly
si
s r at
e sf
o r a u s e r-d
ef
i n ed
c oll
e ct
i
o n of
g
rid
c el l
sF
o rt h i
s c ol l
e ct i
o n of
c ell
s,t h
e c o n c e nt
r at i
o n ch
a ng
e s a nd i
nd i
vid
u al p
r o c e s sr a
t
es
c a nb
eq
u a nt if i
ed
at
e a ch t im
e st
ep
T h
ep y P A p
o st p
r o c e s s o r c a nb
e u s ed t
oa n a
ly
z e af i
x ed
r eg i
o n at t h
elo c a
t io n
of in
te r e s
t
a
nd f
ollo
w t h
e v e rt ic a
l
e v olu
t io n
of t h
eP B L
I
t
als o
h
a st
h
ef
l
e xi b ili
t
y t
o ch
a r a cte r
iz e
am
o vin
g
v ol
um
e s u ch
a s a n o z o n ep l
um
et
h
at
m
ay h
a v ef
o rm
ed in
t he
m
od
el
S
u rf
a c eM
e a s u r em
e nt
sF
o rg
r o u nd
-b
a s ed
m
e a s u r em
e nt
sw
e r el ie
d
o nd
ata
fr o
m
t h
eE
n vir o n
m
e nt
A g
e n cy
-A b
uD h
ab i
(
E A D
)
ai
rq
u al it y m
o nit
o ri
ng
n et w
o rk w h
o s elo c a
t
io n s
a r e sh
ow
ni
nF ig
u r e2
a a nd F ig
u r e2 b
, a nd p
e rt
i
n e nt
i
nf
o rm
at
i
o ni
nT
ab l
e1
T
oh
elp
e v al
u at
em
od
el
p
e rf
o rm
a n c ein
E
u r op
ew
e r eli
ed
o n s u rf
a c e st
at
i
o n sw
i
t
h i
nt h
eE
u r op
e a nM
o nit
o ri
ng
a nd
E
v al
u at
i
o nP
r og
r am m m
e(
E M E P
) [
2 6
]
A m
o ng t h
e1 0
E A D
ai
rq
u ali
t
y
-m
o nit
o ri
ng
st
at
i
o n s, o nly
t
h
e ob
s e r v at
i
o n al d
at
ac o
lle c
t
ed
at
6
si
t
e sw
e r e c o n sid
e r ed
s uit
ab
l
ef
o rm
od
el
e v al
u at
i
o n s :A
L
S C
,B I D A
,B A N I
,G A Y A
, a nd
L I
W
A
,K H A F
A m
o ng
t
h
e s e6
sit
e s,t h
eA l A i
nIn s
t it
ut
e sit
e(
A L S C
)
r e
p
r e s e nt
s a r e sid
e nt i
al
a r e a n e a rt
h
e cit y
of A l A in
; t
h
eB id
aZ
ay
ed
(
B I D A
)
site
is
lo c a
t
ed i
n a n op
e n a re a clo s e
t
ot
h
e vi lla
g
e of B id
aZ
ay
ed
;
T h
eB
a niy
a s st
at
io n
(
B A N I
)
is
p l
a c ed i
nt h
e n o rt h
w
e st
c o r n e r of t h
eS
a ad B in
O b
ad
ah P
rim
a ry
s cho o
l in
t h
e u rb
a nr e s
id
e nt ia
l
B
a niy
a s a r e aw i
t
h
op
e n s u r r o u nd in
g
s;
T h
eG
ay
at
h i
st
at i
o n(
G A Y A
)
i
sr e
p
r e s e nta
t iv e
fo r a
sm
all
r e sid
e nt
ia
l t
ow
n, ab
o ut 3 0
-k m
s o ut h
of t h
eR
uw
ai
si
nd
u st
ri
al
p
oll
ut i
o n;
T h
e si
t
e at t
h
eK h
alif
a s ch
o ol
(
K H A F
)
i
s at y p i
c al
u rb
a n sit
el
o c at
ed i
nt
h
eM i
sh
rif
a r e aw
it h
n om
aj
o r r o ad
s o ri
nd
u st
ry i
nt
h
e vi
ci
ni
t
y
of
t
h
em
o nit
o ri
ng
st
at i
o nT h
er e
m
ai
ni
ng f
o u rm
o ni
t
o ri
ng
sit
e sw
e r ei
nf l
u e n c ed b y l
o c al
s o u r c e s a nd
c o n sid
e r ed t
oh
a v ep
o o r r ep
r e s e nt
at i
v e n e s s at
t h
e r e s ol
ut i
o n of
t h
em
od
el
sF
o r e x am
p l
e,t h
e si
t
e at
K h
ad
ej
ah
s ch
o ol
(
K A D J
)
,l
o c at
ed
at t h
ed
ow
nt
ow
n a r e a of A b
uD h
ab i,
i
s s u r r o u nd
ed b y
h
e a vy t
r af f i
c;
t h
e sit
e at
H
am d
a n st
r e et
(
H A M D
)
i
sl
o c at
ed
rig h
t
b
e sid
e s a n u rb
a nm
ai
nr o a
d
; t
h
e si
t
e at
M
u s s af
ah
(
M U S A
)
i
sl
o c at
ed i
n a ni
nd
u st
ri
al
z o n e,h
e a vi ly
af f
e ct
ed b y
t h
el
o c al
i
nd
u st
ry
A lt h
o ug h
u s ef
ul
f
o r ch
a r a ct
e ri
zi
ng
m i
c r o e n vi
r o nm
e nt
s,t h
e s em
e a s u r em
e nt
sw
e r e n ot
s ui
t
ab l
et
o e v al
u at
em
od
el p
e rf
o rm
a n c e a nd w
e r e n ot i
n cl
ud
ed
i
nt h i
s a n aly
si
sU
n u s u ally l
ow
v al
u e sw
e
re
r e c o rd
ed
at
B I D A
t
h
r o ug h
o ut t h
em
o nt h
s of
J
uly
a nd A
ug
u st
2 0 0
7
,l
e ad i
ng t
o ap
o s sib il it y
of i
n st
r um
e nt p
r ob l
em
s at t h
e sit
e;
t h
u sd
at
af
r om t h i
s sit
ew
e r e r em
o v ed i
nt h
e s ub
s eq
u e nt
ly q
u alit y
-a s s u r ed d
at
as
et
sp
r o vid
ed
b y E A D
;
sim il
a rly d
at
af
r om L I
WA
w
e r e r em
o v ed f
o rM
a r ch 2 0 0 8
H A M O
m
m
,a GA YA Un
ited Ar a b E mi r a te s
□ B I D A
□ U \«A
F ig
ure2
aT h
el
o c at i
o n of th
e surf
a c em
o nit
orsm
ai
nt
ai
n ed b y t h
eE
nvi
r o nm
e nt
al A
g
ency A b
uD h
ab i D
e sc rip t i
on s of m
onit
o r s a r e sh
ow
ni
nT
ab l
e1
8
^
Sk •t^
F ig
u r e2 b T h
elo c a
t i
o n of t h
e s urf
a c em
o nit
orsm
ai
nta
in e
d b y t h
eE
n vi
ronm
e nt
al A g
ency A b
uD h
ab i lo c a
t
ed in
A b
uD h
ab i
urb
a n r eg
io n
A b b
r e vA L S C
K A D J
K H A F
G A Y A
B ID A
B A N !
H A M D
A L S T
M U S A
L iWA
A i
rQ
u alit y
M
o nito r
in
g
S
t
at i
o nA l A i
nI
sla
m ic
In s
t it
ute
K h
ad
ej
ah
S
ch
o ol
K h
alifa
S
ch
o ol
G
ay
at h i
S
ch
o ol
B id
aZ
ay
ed
B
a niy
a sS
ch
o ol
H
am d
a nS t
re et
A l A i
nS t
r e et
M
u s s af
ah
L iw
aO
a sis
T y p
e of
S
ta
t io n
S
ub U
rb
a n/ R
e sid
e nt ia
l
D
ow
nto
w
nS
ub u
rb
an/ R
e sid
e nt ia
l
S m
all D
ow
nt
ow
nU
rb
a n/ R
e sid
e nt i
al
S
ub u
rb
a n/ R
e sid
e nt ia
l
U
rb
anR
o ad
sid
eR
o ad
sid
eI
nd
u st
ria
l
R
eg i
o n al B
a ck g
r o u nd
L
o c at io n o
f
g
rid
c e
l l
sin
12 k m
d
om
ain
(
C
ol
um
n,R
ow
)
3 9
,2 7
2 8
,2 8
2 8
,2 8
1 5
,2 1
2 3
,2 0
3 0
,2 7
2 8
,2 8
4 0
,2 7
2 9
,2 7
2 2
,1 5
T
ab l
e1 E A D A i
rM
o nito r
in
g S t
at i
o n s :R
ep
r e s e nta
t io n
T y p
e a nd G
rid
c el l lo c a
t io n
C H A P T E R I I I
R E S U L T S
B
ef
o r eth
e r e s ult
sf
r om t h i
sC M A Q
sim
ul
at i
o n c a nb
e u s ed f
o rf
ut
u r e air
q
u al it y
p l
a n ni
ng
,its
p
e rf
o rm
a n c ef
o rb
a s el i
n e c o nd it
i
o n sm
u st
b
e e v al
u at
ed b y
c om p
a ri
ng
it
so u
t
p
uts
ag
ai
n st
am b i
e nt
ob
s e rv at
i
o n sT h
ef
oll
ow i
ng
s e ct i
o n sd
e s c rib
et
h
e s e ef f
o rt
s,fo c u s
in
g
o n u rb
a n a nd
r u r al
a r e a s of
t h
eU
A
E d
u rin
g
h
ig h
o z o n e ep
is o
d
e sM
od
el P
e rf
o rm
a n c eO
v e r vi
ew f
o rA l l S it
e s.:, J. :
W
efo
llo
w
ed U S
E P A
'
s
g
uid
a n c e[
2 7
]
t
o e v al
u at
em
od
el p
e rf
o rm
a n c efo r o z o n e
a n
d N O
2 ag
ain s
t
r o ut in e
s u rfa c e
m
e a s u r em
e nt
sP
r ed ic
t io n s
m
ad
e at t
he
3 6
-k m
a nd 1 2
-k m g
rid
r e s olu
t
io n
w
e r e c om p
a r ed
to
t h
eB A D
s u rfa c e
m
e a s u r em
e nts
T h is
i
n clu
d
ed
c a
lc u
la
t
io n
of N M B
(
N
o rm
aliz e
d
IVIe a n
B ia s
)
a nd
N M E
(
N
o rm
al iz e
d
M
e a nE
r r o r)
a ss
h
ow
nin
eq
u at
io n s
(
E q
u at i
o n1
a nd E q
u at i
o n2
)
T
ab l
e2
sh
ow
sth
eN M B
a nd N M E f
o ro z o n e a n
d N O
2p
r ed ic
t io n s
m
ad
e at
t h
e3 6
-k m
a n
