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六安哪里有做推广网站,爱民网站制作,佛山网站建设技术外包,医疗器械类网站前置审批材料模板目录CESM2 输出数据转化为 WRF-Chem所需数据为何需要进行映射转化#xff1f;气相物种映射 (Gas Phase Mapping)VOC#xff08;挥发性有机物#xff09;物种在不同化学机制中的映射关系气溶胶物种映射 (Aerosol Mapping)MAM4 模式下的气溶胶分类映射规则说明MAM4 → WRF-Che…目录CESM2 输出数据转化为 WRF-Chem所需数据为何需要进行映射转化气相物种映射 (Gas Phase Mapping)VOC挥发性有机物物种在不同化学机制中的映射关系气溶胶物种映射 (Aerosol Mapping)MAM4 模式下的气溶胶分类映射规则说明MAM4 → WRF-Chem MOSAIC 8-bin 映射列表CESM ➜ MOSAIC 4-bin 映射CESM/MAM4 ➜ GOCART 模型WRF-Chem变量映射参考文档 “CESM-WRFchem_aerosols_20190822.pdf”-Mapping CAM-chem output to WRF-Chem chemistry schemes是由美国国家大气研究中心NCAR的 ACOM 实验室Louisa Emmons, Gabriele Pfister, Alma Hodzic 等人编写的技术指南。其主要目的是指导研究人员如何将 CESM2全球气候模式包含 CAM-chem 或 WACCM 化学模块的输出数据映射Mapping并转换为 WRF-Chem区域天气与化学耦合模式所需的初始条件IC和边界条件BC。CESM2 输出数据转化为 WRF-Chem所需数据为何需要进行映射转化核心原因在于尺度嵌套Downscaling和模型架构的差异1、提供初始条件和边界条件 (IC/BC)WRF-Chem 是区域模式它只计算地球上一小块区域例如中国区域或北美区域。它无法自己产生从区域外部飘进来的污染物。CESM 是全球模式它计算整个地球的大气。需求为了让 WRF-Chem 模拟得准确必须告诉它模拟开始时空气里有什么初始条件 IC。模拟过程中从边界也就是地图边缘吹进来的空气里有什么边界条件 BC。转化我们使用 CESM 的全球数据来填补 WRF-Chem 的 IC 和 BC。2、解决“语言不通”的问题化学机制差异不同的模型对大气化学物质的分类和命名就像不同的语言命名差异CESM 叫hchoWRF-Chem 可能叫HCHO。这需要简单的翻译。集总Lumping差异大气中有成千上万种有机物模型不可能全部计算。CESM (MOZART) 可能把几种特定的烯烃合并为一个变量叫BIGENE。WRF-Chem (CBMZ) 可能不按分子种类分而是按化学键的类型分如OLET,PAR。转化原因必须通过化学反应原理将 CESM 的变量拆分或合并才能对应上 WRF-Chem 的变量。3、解决“物理描述”的差异气溶胶表示法CESM (MAM4) 使用“模态法” 假设气溶胶的大小分布符合几个重叠的“山峰”对数正态分布。它存储的是每个山峰的总质量和粒子数。WRF-Chem (MOSAIC) 使用“分档法” 像切蛋糕一样把气溶胶按直径大小切成 4 块或 8 块Bins。它存储的是每一块里的质量。转化原因你不能直接把“山峰”塞进“切片”里。必须通过数学积分计算出每个“山峰”有多少比例落在了第 1 个切片里有多少落在第 2 个切片里……以此类推。文档中那些复杂的系数如0.7510正是这种数学运算的结果。气相物种映射 (Gas Phase Mapping)mozbc 是大气科学领域常用的一个预处理工具它的作用是将全球模式这里是 CESM2/WACCM6的输出数据映射并插值到区域模式WRF-Chem的网格上作为初始条件IC和边界条件BC。mozbc.inp 的配置文件示例-用于将来自 CESM2/CAM-chem 和 WACCM6 的输出映射转换为 WRF-Chem MOZART 模式所需的气相物种gas phase species1. 控制参数部分control 块control do_bc .true. ! 是否处理边界条件boundary conditions do_ic .true. ! 是否处理初始条件initial conditions domain 1 ! WRF-Chem 模式的域编号通常为 1 dir_wrf /glade/scratch/pfister/WRFreal_WACCM/ ! WRF 输入文件路径 dir_moz ./ ! MOZART 模型输出文件路径 fn_moz output_WACMM_0001.nc ! 输入的 MOZART 文件名 moz_var_suffix ! MOZART 变量名的后缀如有 def_missing_var .true. ! 如果找不到某些变量是否允许默认处理2. 物种映射spc_mapspc_map o3 - O3, n2o - N2O, no - NO, ...这是物种名映射列表用于将 CESM2/CAM-chem/WACCM6 中的化学物种名与 WRF-Chem 所使用的物种名对应起来。左侧是输入MOZART中的变量名。右侧是输出WRF-Chem中使用的名称。例如o3 - O3表示将 MOZART 文件中的o3映射为 WRF-Chem 中的O3。no2 - NO2表示将no2映射为NO2。这个列表确保了从 WACCM/CESM 模型输出的变量可以正确输入给 WRF-Chem 模型。3. 特殊说明MOZCART 模式下的替换For MOZCART gas species replace: tol - TOLUENE, benzene - BENZENE, xylenes -XYLENES, with tol - TOLUENEBENZENEXYLENES,如果你使用的是MOZCART即 MOZART-CART 模式那么对于芳香族化合物的处理要稍作更改原本是将tol、benzene、xylenes分别映射为TOLUENE、BENZENE、XYLENES。现在应将它们合并映射为一个复合物种tol - TOLUENEBENZENEXYLENES这表示在 WRF-Chem 中这三个物种将被合并处理有助于更简洁地处理芳香族排放。VOC挥发性有机物物种在不同化学机制中的映射关系MOZART-T1SAPRC-99RADM2CBMZC2H6ALK1ETHC2H6C3H8ALK2HC3PARBIGALKALK3ALK4ALK5HC5PARC2H4ETHEOL2ETHC3H6OLE1-PARBIGENEOLE2OLETOLEIOLET, OLEI, PARTOLUENEARO1TOLTOLXYLENESARO2XYLXYLISOPISOPRENEISOISOPCH3OHMEOH-CH3OHCH2OHCHOHCHOHCHOCH3CHOCCHOALDALD2CH3COOH-ORA2RCOOHGLYOXAL-GLY-GLYALD-ALDALD2CH3OOH-OP1CH3OOHC2H5OOH-OP2ETHOOHCH3COOOH-PAA-CH3COCH3ACETKETAONEHYAC-KETAONECH3COCHO-MGLYMGLYONITNOAALKNIT-ONITONITMEKMEKPRD2KETAONEMVKMVK-ISOPRDMACRMETHACRO-ISOPRDMPAN--ISOPRDHYDRALD--OPENBIGALD---ONITR--ISOPNCRESOL-CSLCRES解释说明1、该表格用于将MOZART-T1模型使用的挥发性有机化合物VOC物种映射到其他化学机制中SAPRC-99RADM2CBMZ2、不同化学机制使用不同的反应机理因此对相同化学物种有不同的命名和处理方式。例如C2H6乙烷在SAPRC-99 中为ALK1RADM2 中为ETHCBMZ 中仍为C2H6BIGALK长链烷烃在SAPRC-99 中为ALK3ALK4ALK5RADM2 中为HC5CBMZ 中为PAR代表烷烃类3、表格中空白的格子表示该机制中没有显式处理该物种可能是通过其他代理物种间接表示或完全忽略。气溶胶物种映射 (Aerosol Mapping)MAM4 模式下的气溶胶分类Aerosol ModeCESM labeltypeσgSize range (μm)Aitken_a2dst, ncl, so4, soa*, num1.60.015–0.053Accumulation_a1bc, pom, dst, ncl, so4, soa*, num1.80.058–0.27Coarse_a3dst, ncl, so4, num1.80.8–3.65Primary carbon_a4bc, pom, num1.80.058–0.27Aerosol Mode气溶胶模态MAM4Modal Aerosol Model 4将气溶胶划分为 4 个模态粒径范围Aitken 模态微小颗粒生长初期的核化粒子。Accumulation 模态由凝结或凝聚形成影响气候和健康。Coarse 模态大颗粒比如尘土和海盐。Primary carbon 模态主要表示黑碳BC和有机碳POM。CESM label每种模态在 CESMCommunity Earth System Model中都有对应的后缀如_a1,_a2用于识别变量。Type类型每种模态包含的物质类型如dst: 沙尘dustncl: 海盐NaClso4: 硫酸盐soa*: 二次有机气溶胶secondary organic aerosolbc: 黑碳black carbonpom: 初级有机物primary organic matternum: 该模态下的气溶胶数量number concentration注soa*说明在 VBS-SOA 机制中soa1-soa5 表示不同挥发度的 SOA在 MAM-SOA 机制中统一为soa。σg标准偏差表示对数正态分布的几何标准偏差决定粒径分布的宽度。值越大分布越宽。Size range粒径范围单位 µm每个模态对应的粒径范围。如 Aitken 模态0.015–0.053 µm表示极小的粒子。映射规则说明格式WRF-Chem变量 - 组合表达式 ; 单位因子例如oc_a01-0.0093*pom_a10.7510*soal_a20.0093*soal_a10.7510*soa2_a20.0093*soa2_a1...;1.e9,oc_a01: 表示 WRF-Chem 中第 1 个 bin 的有机碳OC浓度。pom_a1: CESM 中 Accumulation 模态_a1的初级有机物。soal_a2,soa2_a2: CESM 中 Aitken 模态的二次有机气溶胶。系数如0.0093,0.7510表示这些变量在转换过程中所占的权重。;1.e9表示单位换算通常用于体积浓度 → 质量浓度的转换例如 ng/m³ → µg/m³。映射类型来源变量粒径分辨率目标模型粒径结构MAM4 ➜ MOSAIC 8-bin模态4 模态MOSAIC8 个粒径 binMOSAIC 8-bin ➜ 4-binbin 合并简化版 MOSAIC4 个粒径 binMAM4 ➜ GOCART模态变量GOCART5 种 dust, 4 种 seasalt, 2 OC, 2 BCMAM4 → WRF-Chem MOSAIC 8-bin 映射列表WRF-Chem 的 MOSAIC 8-bin 模型将气溶胶按粒径划分为 8 个 bin大小范围更精细。每个 bin 中的物种浓度需通过插值/加权组合从 MAM4 模式变量中推算出来。1. 有机碳OC变量名形式oc_a0X将 CESM 中的pom,soal,soa1-5按不同模态和比例映射到对应的 MOSAIC bin。如oc_a01,oc_a02, …,oc_a08oc_a01-0.0093*pom_a10.7510*soal_a20.0093*soal_a10.7510*soa2_a20.0093*soa2_a10.7510*soa3_a20.0093*soa3_a10.7510*so4_a20.0093*so4_a1;1.e9, oc_a02-0.1123*pom_a10.2376*soal_a20.1123*soal_a10.2376*soa2_a20.1123*soa2_a10.2376*soa3_a20.1123*soa3_a10.2376*so4_a20.1123*so4_a1;1.e9, oc_a03-0.3835*pom_a10.0133*soal_a20.3835*soal_a10.0133*soa2_a20.3835*soa2_a10.0133*soa3_a20.3835*soa3_a10.0133*so4_a20.3835*so4_a1;1.e9, oc_a04-0.3783*pom_a10.0001*soal_a20.3783*soal_a10.0001*soa2_a20.3783*soa2_a10.0001*soa3_a20.3783*soa3_a10.0001*so4_a20.3783*so4_a1;1.e9, oc_a05-0.1077*pom_a10.0000*soal_a20.1077*soal_a10.0000*soa2_a20.1077*soa2_a10.0000*soa3_a20.1077*soa3_a10.0000*so4_a20.1077*so4_a1;1.e9, oc_a06-0.0087*pom_a10.0000*soal_a20.0087*soal_a10.0000*soa2_a20.0087*soa2_a10.0000*soa3_a20.0087*soa3_a10.0000*so4_a20.0087*so4_a1;1.e9, oc_a07-0.0002*pom_a10.0000*soal_a20.0002*soal_a10.0000*soa2_a20.0002*soa2_a10.0000*soa3_a20.0002*soa3_a10.0000*so4_a20.0002*so4_a1;1.e9, oc_a08-0.0000*pom_a10.0000*soal_a20.0000*soal_a10.0000*soa2_a20.0000*soa2_a10.0000*soa3_a20.0000*soa3_a10.0000*so4_a20.0000*so4_a1;1.e9,2. 黑碳BC变量名形式bc_a0X由 CESM 中bc_a1,bc_a4线性加权生成。bc_a01-0.0093*bc_a10.0093*bc_a4;1.e9, bc_a02-0.1123*bc_a10.1123*bc_a4;1.e9, bc_a03-0.3835*bc_a10.3835*bc_a4;1.e9, bc_a04-0.3783*bc_a10.3783*bc_a4;1.e9, bc_a05-0.1077*bc_a10.1077*bc_a4;1.e9, bc_a06-0.0087*bc_a10.0087*bc_a4;1.e9, bc_a07-0.0002*bc_a10.0002*bc_a4;1.e9, bc_a08-0.0000*bc_a10.0000*bc_a4;1.e9,3. 硫酸盐SO4变量名形式so4_a0X来源于so4_a1,so4_a2,so4_a3的组合。so4_a01-0.7510*so4_a20.0093*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9, so4_a02-0.2376*so4_a20.1123*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9, so4_a03-0.0113*so4_a20.3835*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9, so4_a04-0.0001*so4_a20.3783*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9, so4_a05-0.0000*so4_a20.1077*so4_a10.0061*so4_a3;1.e9, so4_a06-0.0000*so4_a20.0087*so4_a10.0934*so4_a3;1.e9, so4_a07-0.0000*so4_a20.0002*so4_a10.4020*so4_a3;1.e9, so4_a08-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.4983*so4_a3;1.e9,4. 铵盐NH4变量名形式nh4_a0X由so4_aX推导通过硫酸盐中性化近似估算。nh4_a01-0.1410*so4_a20.0033*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9, nh4_a02-0.0461*so4_a20.0210*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9, nh4_a03-0.0021*so4_a20.0210*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9, nh4_a04-0.0720*so4_a20.0000*so4_a10.0175*so4_a3;1.e9, nh4_a05-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.0755*so4_a3;1.e9, nh4_a06-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.0935*so4_a3;1.e9, nh4_a07-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.4402*so4_a3;1.e9, nh4_a08-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.4983*so4_a3;1.e9,5. 硝酸盐NO3变量名形式no3_a0X由ncl,so4等决定的中和反应产物。no3_a01-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9, no3_a02-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9, no3_a03-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9, no3_a04-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.0935*so4_a3;1.e9, no3_a05-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.4020*so4_a3;1.e9, no3_a06-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.4983*so4_a3;1.e9, no3_a07-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9, no3_a08-0.0000*so4_a20.0000*so4_a10.0000*so4_a3;1.e9,6. 钠盐NA 氯盐CL变量名形式na_a0X,cl_a0X来源于ncl_a1,ncl_a2,ncl_a3对应海盐中的阳离子和阴离子。na_a01-0.0594*ncl_a20.0037*ncl_a10.0000*ncl_a3;1.e9, na_a02-0.0935*ncl_a20.0442*ncl_a10.0000*ncl_a3;1.e9, na_a03-0.0045*ncl_a20.1509*ncl_a10.0000*ncl_a3;1.e9, na_a04-0.0000*ncl_a20.1488*ncl_a10.0000*ncl_a3;1.e9, na_a05-0.0000*ncl_a20.0424*ncl_a10.0024*ncl_a3;1.e9, na_a06-0.0000*ncl_a20.0034*ncl_a10.0367*ncl_a3;1.e9, na_a07-0.0000*ncl_a20.0000*ncl_a10.1582*ncl_a3;1.e9, na_a08-0.0000*ncl_a20.0000*ncl_a10.1960*ncl_a3;1.e9, cl_a01-0.4555*ncl_a20.0056*ncl_a10.0000*ncl_a3;1.e9, cl_a02-0.1441*ncl_a20.0681*ncl_a10.0000*ncl_a3;1.e9, cl_a03-0.0068*ncl_a20.2326*ncl_a10.0000*ncl_a3;1.e9, cl_a04-0.0000*ncl_a20.2295*ncl_a10.0000*ncl_a3;1.e9, cl_a05-0.0000*ncl_a20.0654*ncl_a10.0037*ncl_a3;1.e9, cl_a06-0.0000*ncl_a20.0055*ncl_a10.0567*ncl_a3;1.e9, cl_a07-0.0000*ncl_a20.0001*ncl_a10.2439*ncl_a3;1.e9, cl_a08-0.0000*ncl_a20.0000*ncl_a10.3223*ncl_a3;1.e9,7. 矿尘Dust变量名形式oin_a0X来源于dst_a1,dst_a2,dst_a3。oin表示不溶性无机dust-like成分。oin_a01-0.7510*dst_a20.0093*dst_a10.0000*dst_a3;1.e9, oin_a02-0.2376*dst_a20.1123*dst_a10.0000*dst_a3;1.e9, oin_a03-0.0113*dst_a20.3835*dst_a10.0000*dst_a3;1.e9, oin_a04-0.0001*dst_a20.3783*dst_a10.0002*dst_a3;1.e9, oin_a05-0.0000*dst_a20.1077*dst_a10.0061*dst_a3;1.e9, oin_a06-0.0000*dst_a20.0087*dst_a10.0934*dst_a3;1.e9, oin_a07-0.0000*dst_a20.0002*dst_a10.4020*dst_a3;1.e9, oin_a08-0.0000*dst_a20.0000*dst_a10.4983*dst_a3;1.e9,8. 粒子数浓度Number变量名形式num_a0X来源于num_a1,num_a2,num_a3。num_a01-0.9502*num_a20.2509*num_a10.0000*num_a3;1.0, num_a02-0.0494*num_a20.4626*num_a10.0000*num_a3;1.0, num_a03-0.0003*num_a20.2470*num_a10.0000*num_a3;1.0, num_a04-0.0000*num_a20.0772*num_a10.0232*num_a3;1.0, num_a05-0.0000*num_a20.0161*num_a10.1886*num_a3;1.0, num_a06-0.0000*num_a20.0000*num_a10.4372*num_a3;1.0, num_a07-0.0000*num_a20.0000*num_a10.2935*num_a3;1.0, num_a08-0.0000*num_a20.0000*num_a10.0566*num_a3;1.0,CESM ➜ MOSAIC 4-bin 映射背景MOSAIC 8-bin是一种精细分级的气溶胶粒径划分方式粒径越小bin 编号越小。有时为了减少计算或与其他数据源兼容需要将其简化为MOSAIC 4-bin。映射规则将每两个相邻的 8-bin 汇总为一个 4-bin4-bin 名称来自 8-bin 的合并4bin_a018bin_a01 8bin_a024bin_a028bin_a03 8bin_a044bin_a038bin_a05 8bin_a064bin_a048bin_a07 8bin_a08示例如果你有so4_a01...so4_a02...那么so4_4bin_a01so4_a01so4_a02CESM/MAM4 ➜ GOCART 模型WRF-Chem变量映射背景GOCARTGoddard Chemistry Aerosol Radiation and Transport是 WRF-Chem 中的另一个气溶胶模式。它使用简化的物种分类如 BC1, OC2, SEAS_1, DUST_3 等。映射规则结构格式WRF-Chem 变量 - 加权组合表达式 ; 单位因子如BC1 - 1.0*bc_a4;1.e9表示WRF-Chem 的BC1变量 CESM 中bc_a4的值 × 1.0单位乘以1.e9通常是从 kg/m³ → µg/m³ 的转换GOCART 映射表完整解释WRF-Chem 名称来源变量说明BC1bc_a4黑碳来自 primary carbon mode主碳模态BC2bc_a1黑碳来自 accumulation mode积聚模态OC1pom_a4有机碳来自主碳模态OC2pom_a1有机碳来自积聚模态SEAS_1ncl_a1 ncl_a2海盐气溶胶小粒径SEAS_20.5 * ncl_a3海盐中粒径SEAS_30.5 * ncl_a3海盐中粒径SEAS_40.0 * ncl_a3海盐大粒径忽略DUST_10.02 * dst_a3细沙尘小DUST_20.93 * dst_a3沙尘主成分DUST_30.05 * dst_a3较粗沙尘DUST_40.0 * dst_a3忽略的大粒径沙尘DUST_50.0 * dst_a3忽略的大粒径沙尘单位说明所有映射都乘以1.e9表示从 CESM 的单位kg/kg 或 kg/m³转换为 WRF-Chem 所需的单位μg/m³参考1、官网教程-Mapping CAM-chem output to WRF-Chem chemistry schemes详细介绍如何将 CESM2全球气候模式包含 CAM-chem 或 WACCM 化学模块的输出数据映射Mapping并转换为 WRF-Chem区域天气与化学耦合模式所需的初始条件IC和边界条件BC。