CLAMS - CLaMS

Simpukat ( C hemical La grangian M Odel on S tratosphere) on modulaarinen kemia liikenteen malli (CTM) kehitetty järjestelmä Jülichin , Saksa . CLaMS: n kuvasivat ensin McKenna et ai. (2000a, b) ja laajensi kolmeen ulottuvuuteen julkaisusta Konopka et ai. (2004). Simpukat on käytetty viime Euroopan kenttäkampanjat THESEO , EUPLEX , TROCCINOX SCOUT-O3 , ja sovittaa yhteen keskittyen simuloidaan otsonikadon ja vesihöyryn kuljetusta.

CLaMS: n suuret vahvuudet verrattuna muihin CTM: ään ovat

  1. sen soveltuvuus käänteinen toimialueen täyttö tutkimuksia
  2. sen anisotrooppinen sekoitusjärjestelmä
  3. sen integroitavuus mielivaltaisen havainnollisen datan kanssa
  4. sen kattava kemiakaavio

CLAMS-ruudukko

Toisin kuin muut CTM (esim SLIMCAT , REPROBUS ), simpukat toimii on Lagrangen malliruudukossa (ks noin mallista sähköverkot yleinen virtausmalli ): ilma paketti on kuvattu kolme tilaa koordinaatit ja aika koordinoida. Aikakehitystä polku että lentoliikenteen lohkoja jälkiä avaruudessa kutsutaan kehityskaari . Erikoistunut sekoitusmenetelmä varmistaa, että fyysisesti realistinen diffuusio kohdistuu suuntaviivojen kokonaisuuteen voimakkaan tuulen leikkausalueen alueilla .

CLaMS toimii mielivaltaisesti määritettyjen vaakasuuntaisten verkkojen kanssa. Avaruuskoordinaatit ovat leveysaste , pituusaste ja potentiaalinen lämpötila .

CLAMS-hierarkia

CLaMS koostuu neljästä moduulista ja useista esiprosessoreista. Neljä moduulia ovat

  1. suuntausmoduuli
  2. laatikkokemian moduuli
  3. Lagrangian sekoitusmoduuli
  4. Lagrangian sedimentaatiokaavio

Suuntausmoduuli

Suuntaviivojen integrointi 4. asteen Runge-Kutta -menetelmällä , integraatiovaihe 30 minuuttia. Suuntaviivojen pystysuuntainen siirtymä lasketaan säteilybudjetista.

Laatikkokemian moduuli

Kemia perustuu Asad kemia koodi Cambridgen yliopistossa . Harkitaan yli 100 kemiallista reaktiota, joihin osallistuu yli 40 kemiallista lajia. Integroitumisaika on 10 minuuttia, lajit voidaan yhdistää kemiallisiin perheisiin integroinnin helpottamiseksi. Moduuli sisältää säteilysiirtomallin fotolyysinopeuksien määrittämiseksi. Moduuli sisältää myös heterogeenisiä reaktioita NAT-, jää- ja nestehiukkasten pinnoilla.

Lagrangian sekoittaminen

Sekoittaminen perustuu verkon muodonmuutoksiin lähes yhdenmukaisissa ilmapakettijakaumissa. Naapurimaiden ilmapakettien etäisyyksien supistumis- tai pidentymiskertoimet tutkitaan: jos kriittinen venymä (supistuminen) saavutetaan, uusia ilmapaketteja otetaan käyttöön (otetaan pois). Tällä tavalla anisotrooppista diffuusiota simuloidaan fyysisesti realistisella tavalla.

Lagrangian sedimentaatio

Lagrangen sedimentaatio lasketaan seuraavia yksittäisiä typpihappoa trihydraattia (NAT) hiukkasia, jotka voivat kasvaa tai supistuu ottoa tai vapautuminen HNO 3 välillä / kaasufaasiin. Näitä hiukkaspaketteja simuloidaan riippumattomasti Lagrangian ilmapaketeista. Heidän suuntauksensa määritetään vaakasuuntaisten tuulien ja niiden pystysuuntaisen asettumisnopeuden mukaan, joka riippuu yksittäisten hiukkasten koosta. NAT-hiukkaset ovat ytimessä olettaen, että ytimenmuutosnopeus on vakio, ja ne haihtuvat, kun lämpötilat kasvavat liian korkeiksi. Tämän pystysuora uudelleenjakautumista HNO 3 (denitrifikaatio ja renitrification) määritetään.

CLaMS-tietojoukot

Kemiallinen liikennemallia ei simuloida dynamiikkaa ilmakehän. CLaMS: lle on käytetty seuraavia meteorologisia tietojoukkoja

  • Euroopan keskipitkän aikavälin sääennuste ( ECMWF ), ennusteet, analyysit, ERA-15, ERA-40
  • Yhdistyneen kuningaskunnan Met Office (UKMO)
  • Hampurin Eurooppalaisen ilmakehän malli (ECHAM4), DLR-versio

Kemiallisten kenttien alustamiseksi CLaMS-järjestelmässä useiden erilaisten laitteiden tiedot ovat toimittaneet tietoja.

  • satelliitissa (CRISTA, MIPAS, MLS, HALOE, ILAS, ...),
  • lentokoneissa ja ilmapalloissa (HALOX, FISH, Mark IV, BONBON ...)

Jos havaintoja ei ole, kemialliset kentät voidaan alustaa kaksiulotteisista kemiallisista malleista, kemia-ilmasto-malleista , klimatologioista tai kemiallisten lajien tai kemiallisten lajien ja dynaamisten muuttujien välisistä korrelaatioista.

Katso myös

Ulkoiset linkit

Viitteet

CLaMS-mallin yksityiskohdat on dokumentoitu hyvin ja julkaistu tieteellisessä kirjallisuudessa.

  • Formulointi advektiosta ja sekoittamisesta, McKenna et ai., 2002a
  • Kemiallisen kaavan formulointi ja alustaminen, kirjoittanut McKenna et ai., 2002b
  • McKenna, Daniel S .; Konopka, Paul; Grooß, Jens-Uwe; Günther, Gebhard; Müller, Rolf; Spang, Reinhold; Offermann, Dirk; Orsolini, Y. (2002-08-27). "Stratosfäärin uusi kemiallinen Lagrangian malli (CLaMS) 1. Advektion ja sekoituksen formulaatio" (PDF) . Geofysikaalisen tutkimuksen lehti: Atmospheres . 107 (D16): ACH 15–1. Bibcode : 2002JGRD..107.4309M . doi : 10.1029 / 2000jd000114 . ISSN  2156-2202 .
  • Kemiamoduulin vertailu muihin stratosfäärin malleihin Krämer et al., 2003
  • Fotolyysinopeuksien laskeminen Becker et al., 2000
  • Laajennus 3-ulotteiseen malliversioon, kirjoittanut Konopka ym., 2004
  • Lagrangian sedimentaatio, Grooß et ai., 2005