doi:  10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19073
一个适用于地球系统模式(CAS-ESM)的在线气溶胶与大气化学分量模式(IAP-AACM)的发展与评估

Development and Evaluation of the Online Aerosol and Atmospheric Chemistry Model for the Chinese Academy of Sciences Earth System Model
摘要点击 109  全文点击 147  投稿时间:2019-05-15  
查看HTML全文   下载PDF   查看/发表评论  下载PDF阅读器
基金:  国家重点研发计划高性能计算专项2016YFB0200800,国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目 41620104008;国家自然科学基金青年科学基金项目 41705108;41605104国家重点研发计划高性能计算专项2016YFB0200800,国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目41620104008,国家自然科学基金青年科学基金项目41705108、41605104
中文关键词:  模式评估  气溶胶  化学机制  IAP-AGCM模式  IAP-AACM模式
英文关键词:  Model evaluation  Aerosol  Chemical mechanism  IAP-AGCM model  IAP-AACM model
                          
作者中文名作者英文名单位
王自发WANG Zifa中国科学院大气物理研究所大气边界层物理与大气化学国家重点实验室
魏颖WEI Ying中国科学院大气物理研究所大气边界层物理与大气化学国家重点实验室
陈学舜CHEN Xueshun中国科学院大气物理研究所大气边界层物理与大气化学国家重点实验室
陈焕盛CHEN Huansheng中国科学院大气物理研究所大气边界层物理与大气化学国家重点实验室
何卷雄HE Juanxiong中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心
费可测FEI Kece中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心
李杰LI Jie中国科学院大气物理研究所大气边界层物理与大气化学国家重点实验室
王威WANG Wei中国环境监测总站
张明华ZHANG Minghua纽约州立大学石溪分校
引用:王自发,魏颖,陈学舜,陈焕盛,何卷雄,费可测,李杰,王威,张明华.2020.一个适用于地球系统模式(CAS-ESM)的在线气溶胶与大气化学分量模式(IAP-AACM)的发展与评估[J].气候与环境研究,(1):1-18,doi:10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19073.
Citation:WANG Zifa,WEI Ying,CHEN Xueshun,CHEN Huansheng,HE Juanxiong,FEI Kece,LI Jie,WANG Wei,ZHANG Minghua.2020.Development and Evaluation of the Online Aerosol and Atmospheric Chemistry Model for the Chinese Academy of Sciences Earth System Model[J].Climatic and Environmental Research(in Chinese),(1):1-18,doi:10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19073.
中文摘要:
      地球系统模式是研究全球气候与生态环境变化问题的重要工具,气溶胶与大气化学模式负责为其中的大气环流模式提供与气候效应有关的气态化学物质和气溶胶成分。本文在全球嵌套网格空气质量预报模式系统的基础上发展了一个适用于中国科学院地球系统模式(CAS-ESM)耦合计算的气溶胶与大气化学分量模式(IAP-AACM),采用简化的气相化学机制,不仅考虑了人为气溶胶,同时考虑了海盐、沙尘和二甲基硫等自然气溶胶及其前体物的在线排放。评估结果表明,IAP-AACM氧化剂插值计算可靠,采用简化机制和碳键机制(CBM-Z)模拟的差异较小。和观测的对比表明,得益于CAS-ESM的气溶胶双向反馈作用,简化版能够较好地抓住气溶胶及其前体物的空间分布,为IAP-AGCM提供可靠的气溶胶模拟。另外,简化版能大幅提升计算效率,满足CAS-ESM耦合长期积分的需求。为了在全球气候变化的研究中提供更完善的气溶胶模拟,未来考虑在IAP-AACM中增加氮化学和臭氧平流层化学机制。
Abstract:
      The earth system model (ESM) is an important tool for analyzing global climate and ecological environment changes. The Aerosol and Atmospheric Chemistry Model (AACM) enables the simulation of gases and aerosols associated with the effects of climate change for further processing using the Atmospheric General Circulation Model (AGCM). On the basis of the Global Nested Grid Air Quality Prediction Model System, a simplified version of the AACM of the Institute of Atmospheric Physics (IAP-AACM) suitable for the ESM of the Chinese Academy of Sciences (CAS-ESM) is developed using a simplified gas-phase chemical mechanism. Not only anthropogenic aerosols but also natural aerosols and its precursors (e.g., sea salt, dust, and dimethyl sulfide) are considered. The evaluation showed that the IAP-AACM with simplified gas-phase chemical mechanism can reasonably simulate the spatial distribution of aerosols and precursor gases. The difference between the simplified version and the standard version with CBM-Z mechanism is small. The comparison of the obtained values with the observations shows that the simplified version captured the spatial distribution of aerosols and its precursors well and provided a reliable aerosol simulation for the IAP-AGCM in favor of two-way feedback. Furthermore, the simplified version can significantly improve the calculation efficiency and well satisfy the need for long-range integration of the CAS-ESM. To provide a more comprehensive aerosol simulation in the research on global climate change, the mechanism of nitrogen chemistry and the stratospheric chemistry of ozone will be considered in the IAP-AACM in the future.
主办单位:中国科学院大气物理研究所/中国气象学会 单位地址:北京市9804信箱
联系电话: 010-82995048,010-82995413传真:010-82995048 邮编:100029 Email:qhhj@mail.iap.ac.cn
本系统由北京勤云科技发展有限公司设计
京ICP备09060247号