CMAQ 模式改进技术在空气质量预报中的应用
摘要:本文介绍美国环保局开发的CMAQ空气质量数值模型,作为第三代空气质量模拟系统,它能精确预测臭氧、PM2.5等污染物分布。文章系统讲解CMAQ的理论框架、化学机制、安装运行流程及结果分析方法,包括气象场处理、污染源更新等模块操作。同时展示课题组在污染源反演、数据同化等方面的改进技术,以及过程分析、敏感性分析等核心功能的应用实例,为大气污染研究和管理提供技术支撑。(148字)
技术点目录
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大气污染问题已成为全球关注的焦点,它不仅对人类健康造成严重威胁,引发呼吸道疾病、心血管疾病等,还对生态环境产生诸多负面影响,如导致酸雨、破坏植被生长、改变气候等。随着工业化和城市化进程的加速,污染物的种类和排放量不断增加,大气污染形势愈发严峻。在这样的背景下,准确掌握大气污染的时空分布、来源及传输规律,对于制定有效的污染防控策略至关重要。
CMAQ(Community Multiscale Air Quality)空气质量模式作为第三代空气质量数值模型,由美国环境保护局主导开发,凭借其先进的多污染物耦合模拟技术,能够实现对大气污染物浓度时空分布的精准预测与评估。它可以细致模拟臭氧、PM2.5、酸沉降等多种污染物的扩散、转化及沉降等复杂过程,并通过耦合气象模式与排放清单数据,综合考量气象条件和污染源排放情况,为大气污染研究和管理提供了强大的技术支撑。如今,CMAQ 已被我国气象科学研究院等单位吸收改进,开发出如 CUACE/CMAQ-ASM 等本土化预报系统,并在神威巨型机等平台实现业务化运行,在我国空气质量监测、预报及污染治理工作中发挥着关键作用。
一、 CMAQ模式理论及化学机制
1.国际空气质量模式发展历程和常用模式;
2.CMAQ模式理论框架和化学机制;
3.CMAQ模式关键技术解析(包括过程分析、敏感性分析、源解析功能等);
二、 CMAQ模式配置、运行
1.CMAQ模式库文件安装、环境配置;
2.气象场处理模块MCIP安装和运行;
3.前处理模块ICON\BCON安装和运行;
4.污染源文件更新处理模块安装和运行;
5.主模块CCTM安装;
三、怎样看懂CMAQ模拟结果?
1.CMAQ模式变量表
2.CMAQ模式结果提取及数据可视化
3.CMAQ模拟结果物理解释等s
四、Benchmark个例如何运行?
以CMAQ官网的Benchmark为例,详细讲解ICON、BCON、MCIP、CCTM各模块的操作流程和步骤
五、 CMAQ模式的科学原理是什么?
美国EPA编制的科学算法手册“Science Algorithms of CMAQ”主要内容;
六、 CMAQ实际案例如何运行?
以某地区实际案例为例,详细介绍ICON、BCON、MCIP、CCTM、污染源更新处理模块等操作流程和步骤;
七、 课题组自主发展了哪些CMAQ模式预报相关的改进技术?
1.基于CMAQ敏感性分析模块的污染源反演方法;
2.气溶胶激光雷达资料同化方法;
3.PM2.5、O3等污染物预报订正方法;
八、 如何运行CMAQ模式的过程分析模块?
1.过程分析模块的参数设置;
2.过程分析模块的输入文件准备;
3.以实际案例进行CMAQ过程分析模拟;
4.模拟结果现实和物理解释;
九、课题组自主发展了哪些气象和污染源影响评估方法?
1.气象和污染源影响评估方法;
2.排放源减排效果评估方法;
十、如何运行CMAQ模式的敏感性分析模块?
1.敏感性分析模块的参数设置;
2.敏感性分析模块的输入文件准备;
3.以实际案例进行CMAQ敏感性分析模拟;
4.模拟结果现实和物理解释;
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