大气环境数值预报及模式产品应用.pptx

大气环境数值预报及模式产品应用;主要内容;（一）数值天气预报基本原理及数值模式发展;为什么用数值技术;数值模式发展简史;The Development of Climate models;数值模式主要内容;什么是大气化学;1944年洛杉矶光化学烟雾事件使人发现大气化学的重要性，之后发现了自由基，促进大气化学的发展 大范围酸雨事件的出现，提出了大气液相化学反应问题，大气化学有气相发展到液相 气溶胶表面的非均相化学过程，使得大气化学从单相到多相发展;随大气化学的发展及科学研究技术的发展而逐步发展 对流层-平流层-空间大气 实验室-区域性-全球性;大气化学模式; Typical 3D model used for air quality: 100 - 200 reactions Typical 0D (box) models used for sensitivity studies: 5,000 - 10,000 reactions Fully explicit (computer-generated) mechanisms: 106 - 107 reactions;全球模式 NOAA/NCAR, MOZART（Model of Ozone and Related Tracers） RAQMS （Real-time AQ modeling system)，on-line, Wisconsin U, for NASA, NOAA etc, with met/chem assimilation Havard/NASA, GEOS-Chem（Goddard Earth Observing System Chemistry） … 区域模式 PSU/EPA的MM5-CMAQ （Mesoscale Meteorological Model and Community Multi-scale Air Quality Model） NOAA的HySPLIT（Hysplit (Hybrid Single- Particle Lagrangian） GRAPES-CUACE系列、大气所NAQPMS(Nested Air Quality Prediction Modeling System) … 机理模式（0维、箱） NCAR MM …;The Weather Research and Forecasting (WRF) 模式是为大气研究和业务预报而设计的下一代中尺度数值预报系统。包括2个动力核，一个数据同化系统及相关的软件。它自90年的后期开始开发，由NCAR、NCEP等单位共同完成。 WRF模式具使用方便，既可以用于实时模拟，也可用于理想试验；具有丰富的物理过程方案，适用于不同的地区和目标；框架友好，可以较方便进行模式修改和优化。在超过100个国家得到应用。;主要特征;时间积分方案： 3rd Order Runge-Kutta 平流方案：2~6th 阶中央迎风方案 可嵌套 多地图投影方式：Lambert, Polar, Mercator等 多物理过程选择： 显示物理（mp_physics）：Lin，WSM x-class … 积云对流（cu_phy）：K-F, B-M, G-F … 长波辐射（ra_lw）：RRTM, CAM … 短波辐射（ra_sw）：Dudhia, Goddard … 土壤（sf_sfclay）：M_O, MYNN，P-X … 地表物理（sf_surface）：Unified Noah, RUC … 边界层物理（bl_pbl）：YSU, TKE, MYNNx …;WRF-Chem模式系统框架; 在线（ “online”），与WRF完全耦合 一致性：由气象模式计算化学输送 气相化学（RADM2, CBx, … 气溶胶化学（SORGAM/MADE ..） 排放源： 生物源+人为源 干沉降(包含土壤、植被方案和通量-阻尼近似 湿沉降，通过对流参数化计算 ;生物源;气相化学选项;气溶胶化学选项;(3) GOCART:沙尘和海盐采用分档，其它为bulk;光解过程方案;（三）上海环境气象数值预报发展历程;;第二套模式系统(V1)： 长三角区域，水平分辨率6km，气象同化(wrf3dvar);;MB distribution of 8-h averaged O3 concentration between WRF/CHEM and observation (2010-2011);计算资源升级 2012：运算峰值速度达到4T，存贮能力10T 2014:运算峰值速度14T，28T存储 ;WRF/CHEM系统的预报区域从长三角地区扩展到华东区域，具备了开展区域环境气象数值预报的基础能力;;16km resolution emissi