Модель переноса химических веществ (CTM) — это тип компьютерной численной модели , которая обычно имитирует химию атмосферы и может давать прогнозы загрязнения воздуха .
Модели химического транспорта и модели общей циркуляции
В то время как связанные модели общей циркуляции (GCM) фокусируются на моделировании общей динамики атмосферы (например, потоков жидкости и тепла ), CTM вместо этого фокусируется на запасах и потоках одного или нескольких химических видов . Аналогично, CTM должна решать только уравнение непрерывности для интересующих ее видов, GCM должна решать все примитивные уравнения для атмосферы ; но CTM, как ожидается, будет точно представлять весь цикл для интересующих видов, включая потоки (например, адвекцию ), химическое производство/потерю и осаждение . При этом тенденция, особенно по мере того, как стоимость вычислений со временем снижается, заключается в том, что GCM включают CTM для видов, представляющих особый интерес для динамики климата , особенно для короткоживущих видов, таких как оксиды азота и летучие органические соединения ; это позволяет осуществлять обратную связь от CTM к расчетам радиации GCM, а также позволяет метеорологическим полям, заставляющим CTM обновляться с более высоким временным разрешением, чем это может быть практично в исследованиях с автономными CTM.
Типы моделей химического транспорта
КТМ можно классифицировать в соответствии с их методологией и интересующими их видами, а также более общими характеристиками (например, размерностью, степенью разрешения).
Методологии
Якоб (1999) [1] классифицирует CTM как эйлеровы/«ящики» или лагранжевы/«слойки» модели, в зависимости от того, на чем фокусируется рассматриваемая CTM [1]
- (Эйлеровы) «ящики», через которые протекают потоки, и в которых с течением времени происходит химическое производство/потеря и осаждение
- (Лагранжев) производство и движение порций воздуха («клубов») с течением времени
Эйлерова КМТ решает свои уравнения непрерывности , используя глобальную/фиксированную систему отсчета , в то время как Лагранжева КМТ использует локальную/движущуюся систему отсчета.
Смотрите также
Примеры Эйлеровых CTM
- CCATT-BRAMS
- WRF-Хим
- CMAQ , веб-сайт CMAQ
- CAMx
- GEOS-Хим
- ЛОТОС-ЕВРО
- СООТВЕТСТВОВАТЬ
- MOZART : ( Модель для OZ one And Related chemical Tracers ) разработана совместно Национальным центром атмосферных исследований (NCAR), Лабораторией геофизической гидродинамики (GFDL) и Институтом метеорологии Макса Планка (MPI-Met) для моделирования изменений концентрации озона в атмосфере Земли . MOZART был разработан для моделирования химических и транспортных процессов в тропосфере [2] , но был расширен (MOZART3) на стратосферу и мезосферу . Он может управляться стандартными метеорологическими полями, например, из Национальных центров прогнозирования окружающей среды ( NCEP), Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF) и Глобального управления по моделированию и ассимиляции (GMAO) или полями, полученными из моделей общей циркуляции . MOZART4 улучшает химические механизмы MOZART2 , схему фотолиза , механизм сухого осаждения , биогенные выбросы и обработку тропосферных аэрозолей .
- TOMCAT/SLIMCAT
- ХИМЕРА
- ПОЛИФЕМ
- TCAM (Transport Chemical Aerosol Model; TCAM): математический метод моделирования (компьютерное моделирование), разработанный для моделирования определенных аспектов атмосферы Земли. TCAM — одна из нескольких моделей химического транспорта, все из которых связаны с перемещением химических веществ в атмосфере и, таким образом, используются при изучении загрязнения воздуха.
- TCAM — это многофазная трехмерная эйлерова сеточная модель (в отличие от лагранжевых или других методов моделирования). Она разработана для моделирования рассеивания загрязняющих веществ (в частности, фотохимических и аэрозольных ) в мезомасштабах (средний масштаб, обычно связанный с системами размером в несколько сотен километров). [3]
- TCAM был разработан в Университете Брешии в Италии. [4]
Примеры лагранжевых СТМ
Примеры озоновых СТМ
Примечания
- ^ ab Jacob, Daniel (1999). Введение в химию атмосферы (1-е изд.). Princeton University Press . стр. 75–85. ISBN 0-691-00185-5. Архивировано из оригинала 2019-10-10 . Получено 2016-02-25 .
- ^ Горовиц, Ларри В.; Стейси Уолтерс; Дениз Л. Маузералл; Луиза К. Эммонс; Филип Дж. Раш; Клэр Гранье; Сюэси Тай; Жан-Франсуа Ламарк; Мартин Г. Шульц; Джеффри С. Тиндаль; Джон Дж. Орландо; Гай П. Брассер (2003). "Глобальное моделирование тропосферного озона и связанных с ним трассеров: Описание и оценка MOZART, версия 2" (PDF) . Журнал геофизических исследований . 108 (D24): 4784. Bibcode :2003JGRD..108.4784H. doi : 10.1029/2002JD002853 . Получено 08.06.2008 .
- ^ Эметере, Мозес Этериго; Акинлаби, Эстер Титилайо (2020). Введение в анализ и моделирование данных об окружающей среде. Конспект лекций по сетям и системам (№ 58). Springer. стр. 18. ISBN 978-3-030-36207-2. Получено 19 января 2022 г. .
- ^ Группа ESMA (Моделирование и оценка экологических систем) Университета Брешии
Внешние ссылки
- Моделирование рассеивания воздуха в Curlie
- МОЦАРТ:
Смотрите также