Моллюски - CLaMS

Моллюски ( С hemical Ло grangian М Odel из S tratosphere) представляет собой модульная химии транспортной модели (СТМ) система , разработанная на Юлихском исследовательском центре , Германия . CLaMS была впервые описана McKenna et al. (2000a, b) и был расширен до трех измерений Konopka et al. (2004). CLaMS использовалась в недавних европейских полевых кампаниях THESEO , EUPLEX , TROCCINOX SCOUT-O3 и RECONCILE с акцентом на моделирование разрушения озона и переноса водяного пара .

Основные сильные стороны CLaMS по сравнению с другими CTM:

  1. его применимость для заполнения обратного домена исследований
  2. его схема анизотропного перемешивания
  3. его интегрируемость с произвольными данными наблюдений
  4. его комплексная химическая схема

Гридинг CLaMS

В отличие от других CTM (например, SLIMCAT , REPROBUS ), CLaMS работает на сетке модели Лагранжа (см. Раздел о сетках моделей в модели общей циркуляции ): воздушная посылка описывается тремя пространственными координатами и временной координатой. Путь эволюции во времени, который прослеживает воздушные посылки в пространстве, называется траекторией . Специализированная схема смешения обеспечивает физически реалистичную диффузию на ансамбле траекторий в областях сильного сдвига ветра .

CLaMS работает на горизонтальных сетках произвольного разрешения. Космические координаты - это широта , долгота и потенциальная температура .

Иерархия CLaMS

CLaMS состоит из четырех модулей и нескольких препроцессоров. Четыре модуля:

  1. модуль траектории
  2. химический модуль коробки
  3. модуль лагранжевого перемешивания
  4. Схема лагранжевой седиментации

Модуль траектории

Интегрирование траекторий методом Рунге-Кутта 4-го порядка , шаг интегрирования 30 минут. Вертикальное смещение траекторий рассчитывается из радиационного баланса.

Модуль химии коробки

Химия основана на кодексе химии ASAD Кембриджского университета . Рассмотрено более 100 химических реакций с участием 40+ химических соединений. Временной шаг интеграции составляет 10 минут, виды могут быть объединены в химические семейства для облегчения интеграции. Модуль включает модель переноса излучения для определения скорости фотолиза. Модуль также включает гетерогенные реакции на поверхности NAT, льда и жидких частиц.

Лагранжевое перемешивание

Смешивание основано на деформации сетки квазиоднородных распределений воздушных частиц. Изучены факторы сжатия или удлинения расстояний до соседних воздушных посылок: если достигается критическое удлинение (сжатие), вводятся (удаляются) новые воздушные посылки. Таким образом, анизотропная диффузия моделируется физически реалистично.

Лагранжевая седиментация

Лагранжевая седиментация рассчитывается путем отслеживания отдельных частиц тригидрата азотной кислоты (NAT), которые могут расти или уменьшаться в результате поглощения или высвобождения HNO 3 из / в газовую фазу. Эти посылки частиц моделируются независимо от лагранжевых посылок воздуха. Их траектории определяются с использованием горизонтальных ветров и их вертикальной скорости оседания, которая зависит от размера отдельных частиц. Частицы NAT зарождаются при условии постоянной скорости зародышеобразования и испаряются при слишком высоких температурах. При этом определяется вертикальное перераспределение HNO 3 (денитрификация и ренитрификация).

Наборы данных CLaMS

Модель химического переноса не моделирует динамику атмосферы. Для CLaMS использовались следующие наборы метеорологических данных.

  • Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды ( ECMWF ), прогнозы, анализ, ERA-15, ERA-40
  • Метеорологическое бюро Соединенного Королевства (UKMO)
  • Модель атмосферы Европейского центра в Гамбурге (ECHAM4), в версии DLR

Для инициализации химических полей в CLaMS были получены данные с большого количества инструментов.

  • на спутнике (CRISTA, MIPAS, MLS, HALOE, ILAS, ...),
  • на самолетах и ​​воздушных шарах (HALOX, FISH, Mark IV, BONBON ...)

Если нет наблюдений, химические поля могут быть инициализированы из двумерных химических моделей, химико-климатических моделей , климатологии или корреляций между химическими соединениями или химическими соединениями и динамическими переменными.

Смотрите также

внешние ссылки

Ссылки

Детали модели CLaMS хорошо документированы и опубликованы в научной литературе.

  • Формулировка адвекции и перемешивания McKenna et al., 2002a
  • Составление химической схемы и инициализация McKenna et al., 2002b
  • McKenna, Daniel S .; Конопка, Павел; Grooß, Jens-Uwe; Гюнтер, Гебхард; Мюллер, Рольф; Спанг, Рейнхольд; Офферманн, Дирк; Орсолини, Ю. (27 августа 2002 г.). «Новая химическая лагранжевая модель стратосферы (CLaMS) 1. Формулировка адвекции и перемешивания» (PDF) . Журнал геофизических исследований: атмосферы . 107 (D16): ACH 15–1. Bibcode : 2002JGRD..107.4309M . DOI : 10.1029 / 2000jd000114 . ISSN  2156-2202 .
  • Сравнение химического модуля с другими моделями стратосферы, проведенное Кремером и др., 2003 г.
  • Расчет скорости фотолиза по Becker et al., 2000
  • Расширение версии 3-х мерной модели Конопкой и др., 2004 г.
  • Лагранжевая седиментация по Grooß et al., 2005