目錄
第1章 CMAQ模型簡(jiǎn)介 1
1.1 CMAQ模型的功能 1
1.1.1 CMAQ模型的應(yīng)用方向 1
1.1.2 CMAQ模型應(yīng)用實(shí)例 2
1.1.3 CMAQ功能概述 2
1.2 CMAQ系統(tǒng)安裝 5
1.2.1 安裝準(zhǔn)備 5
1.2.2 安裝文件 5
1.2.3 運(yùn)行程序 6
1.3 CMAQ主要輸入模塊 7
1.3.1 氣象化學(xué)交互模塊MCIP 8
1.3.2 初始場(chǎng)和邊界場(chǎng)條件模塊ICON和BCON 8
1.3.3 光化學(xué)速率計(jì)算模塊JPROC 9
1.3.4 化學(xué)機(jī)制編譯模塊CHEMMECH 10
1.3.5 過(guò)程分析模塊PROCAN 10
1.4 CMAQ主程序 11
1.4.1 模型構(gòu)建程序 12
1.4.2 邊界條件程序 12
1.4.3 化學(xué)傳輸程序 14
1.4.4 初始條件程序 20
1.4.5 氣象化學(xué)接口程序 22
第2章 WRF模型基本框架 24
2.1 WRF模型的整體框架介紹 24
2.2 WRF的預(yù)處理系統(tǒng) 25
2.2.1 預(yù)處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介 25
2.2.2 WPS各程序的功能 26
2.2.3 WPS創(chuàng)建嵌套區(qū)域 27
2.2.4 用于方案的靜態(tài)數(shù)據(jù) 29
2.2.5 WPS中并行 30
2.2.6 WPS處理程序 31
2.2.7 格式化氣象要素場(chǎng)數(shù)據(jù) 33
2.2.8 生成并編輯變量名列表 33
2.2.9 GEOGRID二進(jìn)制格式寫(xiě)靜態(tài)數(shù)據(jù) 35
2.2.10 namelist變量的講述 36
2.2.11 GEOGRID和METGRID中可行的插值方案 40
2.3 WRF-NMM初始化 42
2.4 WRF-NMM模型基本特性 43
2.4.1 物理參數(shù)化方案選項(xiàng) 44
2.4.2 變量列表說(shuō)明 47
2.4.3 運(yùn)行WRF 48
2.4.4 多區(qū)域的設(shè)計(jì) 49
第3章 排放源清單的建立與分析 52
3.1 建立排放源清單的步驟 52
3.2 建立排放源清單的工具 54
3.2.1 MeteoInfo軟件 54
3.2.2 MEIC源清單 54
3.3 排放源清單的預(yù)處理過(guò)程 56
3.4 區(qū)域排放源清單制作流程 57
第4章 WRF-CMAQ氣象化學(xué)耦合模型的構(gòu)建 58
4.1 CMAQ的輸入文件 58
4.2 CMAQ模型診斷輸出文件和平流輸出文件 68
4.2.1 CCTM基礎(chǔ)輸出文件 68
4.2.2 用于診斷CMAQ模型的輸出輔助文件 69
4.2.3 定義網(wǎng)格層、結(jié)構(gòu)域與化學(xué)過(guò)程 70
4.3 CMAQ模型主要文件體系 72
4.3.1 BCON編譯及環(huán)境參數(shù)設(shè)置 73
4.3.2 Calmap文件配置和環(huán)境變量 75
4.3.3 CCTM文件配置和環(huán)境變量 76
4.3.4 CHEMMECH和CSV 2NML文件配置及環(huán)境變量 81
4.3.5 ICON文件配置和環(huán)境變量 83
4.3.6 JPROC文件配置和環(huán)境變量 85
4.3.7 LTNG_ 2D_DATA文件配置和環(huán)境變量 86
4.3.8 MCIP文件配置和環(huán)境變量 87
4.3.9 PARIO文件配置和環(huán)境變量 90
4.3.10 PROCAN文件配置和環(huán)境變量 90
4.3.11 STENEX文件配置和環(huán)境變量 91
第5章 多尺度空氣質(zhì)量模型WRF-CMAQ主要模塊的配置及其環(huán)境變量設(shè)置——以武漢市區(qū)域模擬為例 92
5.1 排放源清單的構(gòu)建 92
5.1.1 前處理 92
5.1.2 參數(shù)設(shè)置 92
5.1.3 運(yùn)行程序 93
5.2 基于WRF-CMAQ氣象化學(xué)耦合模型的大氣污染物擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的模擬 94
5.2.1 實(shí)施方案 94
5.2.2 模擬區(qū)域選擇子系統(tǒng) 95
5.2.3 WRF氣象模型參數(shù)化方案設(shè)計(jì)子系統(tǒng) 95
5.2.4 排放源制作及其處理子系統(tǒng) 95
5.2.5 CMAQ模型參數(shù)化方案子系統(tǒng) 96
5.2.6 編譯和配置區(qū)域大氣質(zhì)量模型CMAQ 96
5.2.7 耦合中尺度大氣模型WRF和區(qū)域大氣質(zhì)量模型CMAQ 97
5.3 MCIP模塊的編譯與運(yùn)行 97
5.3.1 創(chuàng)建MCIP可執(zhí)行文件 97
5.3.2 配置和執(zhí)行MCIP運(yùn)行腳本 100
5.4 BCON模塊的編譯與運(yùn)行 102
5.4.1 使用模型構(gòu)建器配置BCON腳本 102
5.4.2 創(chuàng)建BCON可執(zhí)行文件 104
5.4.3 配置BCON運(yùn)行腳本 104
5.5 ICON模塊的編譯與運(yùn)行 106
5.5.1 配置ICON的運(yùn)行腳本 107
5.5.2 運(yùn)行ICON腳本 109
5.6 CCTM模塊的編譯與運(yùn)行 110
5.6.1 使用模型編譯器腳本 110
5.6.2 創(chuàng)建CCTM可執(zhí)行文件 113
5.6.3 配置CCTM運(yùn)行腳本(run script) 113
5.6.4 執(zhí)行CCTM運(yùn)行腳本(run script) 117
5.7 運(yùn)行WPS 117
5.8 模擬結(jié)果與分析 121
第6章 武漢市城區(qū)黑碳濃度的模擬值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比 139
6.1 實(shí)地監(jiān)測(cè)條件 139
6.1.1 采樣區(qū) 139
6.1.2 采樣地點(diǎn) 140
6.1.3 采樣儀器 141
6.1.4 采樣數(shù)據(jù)的處理 141
6.2 實(shí)測(cè)值與模擬值的對(duì)比 141
6.3 模型驗(yàn)證 142
第7章 武漢市城區(qū)黑碳?xì)馊苣z質(zhì)量濃度的分布規(guī)律 144
7.1 武漢市城區(qū)黑碳?xì)馊苣z質(zhì)量濃度的垂向空間分布規(guī)律 144
7.1.1 垂向BC質(zhì)量濃度的時(shí)間變化規(guī)律 144
7.1.2 水平方向BC質(zhì)量濃度的空間變化規(guī)律 147
7.2 武漢市城區(qū)黑碳?xì)馊苣z質(zhì)量濃度的橫向空間分布規(guī)律 149
7.2.1 日均值空間分布特征 149
7.2.2 月均值空間分布特征 150
7.3 武漢市城區(qū)黑碳?xì)馊苣z質(zhì)量濃度的時(shí)間分布規(guī)律 155
7.3.1 月變化特征 155
7.3.2 季節(jié)變化特征 156
7.4 武漢市城區(qū)黑碳?xì)馊苣z時(shí)空分布特征的原因分析 160
7.4.1 時(shí)間差異的原因分析 160
7.4.2 空間差異的原因分析 161
第8章 武漢市城區(qū)黑碳質(zhì)量濃度的相關(guān)因素及軌跡分析 162
8.1 武漢市城區(qū)黑碳?xì)馊苣z濃度的氣象因素分析 162
8.1.1 降水對(duì)黑碳?xì)馊苣z濃度的影響 162
8.1.2 溫度對(duì)黑碳?xì)馊苣z的影響 163
8.1.3 風(fēng)對(duì)黑碳?xì)馊苣z的影響 163
8.1.4 能見(jiàn)度對(duì)黑碳?xì)馊苣z的影響 164
8.1.5 多元線性回歸分析 165
8.2 武漢市城區(qū)黑碳?xì)馊苣z和其他大氣污染物的相互關(guān)系 166
8.3 武漢市城區(qū)典型黑碳污染事件的軌跡分析 168
8.3.1 三個(gè)高度層氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)軌跡的季節(jié)差異分析 169
8.3.2 污染日三個(gè)高度層氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)軌跡分析 172
參考文獻(xiàn) 175