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Chapter 8
Chemistry Transport Model化学传输模式
中国 上海2013年5月23日Photograph: © Tom Yulsman
Outline
• 基本框架
• 化学反应系统
• 平流过程
基本框架
对于某一种化学物质浓度yi (比如O3浓度)
源-汇项
化学传输模式的动力框架就是有源-汇项的平流方程浓度yi可以是质量浓度,也可以是数浓度
基本框架的维度
• 0D:Box Model相当于封闭体系中的化学反应系统,常用来与Chamber的观测相比较,或用于矫正反应方程组的系数用
• 1D:Column Model早期用于研究大气各化学物种浓度的垂直廓线
• 2D:Meridional Circulation Model用变形欧拉方程组(TEM)进行经向环流的研究,特别是Brewer-Dobson环流
• 3D:现代大气化学传输模式独立、或耦合进气候模式中,研究化学物质长程传输
0D Demo
三种反应物的闭合反应系统
Chamber
化学烟雾箱用于定量测量封闭反应体系的各种化学过程
1D Demo
2D Demo
TEM方程组描述的B-D环流
甲烷 随BD环流的分布
Ox 随BD环流的分布
化学反应系统
排放项Emission
光化学项Photolysis
分子化学项Chemical Reaction
光化学可由一组反应(j)
构成
分子化学可由一组反应
(k)构成
Demo
考虑O-NOx反应体系如下:
则O、O2、NO、NO2四种物质的反应方程可写为:
Numerical Solution
常见的化学反应体系
通常的gas-phase
mechanism包含5-
20个光化学反应、10-100个化学物种
平流过程
• 传统的FTCS (Forward in Time & Centered in Space) 由于计算不稳定,不采用
• Semi-Lagrangian (SL)是CTM最常用的平流方案
• Lax-Wendroff Scheme
• Flux-Corrected Transport Scheme
• Finite Volume FamilyTVD, ENO, WENO …
Semi-Lagrangian 平流方案
2011年日本Fukushima核泄漏的点源传输
Outline
• 基本框架
• 化学反应系统
• 平流过程
• 阅读作业:Chapter 15Chemistry Transport ModelsGuy P. Brasseur & Sasha Madronich