区域气象-大气化学在线耦合模式（WRF/Chem）在大气环境领域实践技术应用

2023-11-17

大气污染是工农业生产、生活、交通、城市化等方面人为活动的综合结果，同时气象因素是控制大气污染的关键自然因素。大气污染问题既是局部、当地的，也是区域的，甚至是全球的。本地的污染物排放除了对当地造成严重影响外，同时还会在动力输送作用下，极大地影响下风向地区的大气环境状况。数值模式模拟是分析大气污染物时空分布和成分贡献的重要工具，利用模拟结果可以分析大气污染的来源、成因、污染程度、持续时间、主要成分、相对贡献等问题，有助于分析并合理控制污染源排放，为产业调整提供参考。模拟结果可以分析跨区域的污染物输送问题，可以计算碳、氮等成分的干湿沉降通量，由此估算大气污染物对植被和土壤等生态系统的潜在影响。模拟结果还可以在环境及能源评估、环境评价和规划、产业结构、环境承载容量变化、生态系统稳定性和变化等领域进行进一步的解析再应用。但是鉴于该模式同时涉及自然因素（气象）和人为因素（污染物排放），模式结构复杂、运行及处理难度大。

【目标】：
1、掌握WRF-Chem模式原理、调试、运行方法
2、通过案例操作掌握WRF-Chem模式数据准备、前处理及相关参数设置方法
3、掌握模拟结果后处理及作图（ARWPOST、NCL等软件操作）方法
4、通过案例分析操作掌握WRF-Chem在大气环境（PM2.5、臭氧）、能见度、城市化方面应用
5、针对学员实际项目中遇到的问题进行指导。

第一部分 WRF-Chem模式应用案例和理论基础

1.WRF-Chem模式在大气环境（PM2.5、臭氧、能见度）、生态（污染物/元素成分的干湿沉降）等领域的应用个例解析
2.WRF-Chem模式总体框架、功能讲解
3.模式安装对操作系统环境依赖性及模式数据讲解

第二部分 Linux环境配置及WRF-CHEM

（上机）
1.Linux系统入门及基本操作，熟悉Linux基本操作命令
2.编译器及Linux环境变量的配置
3.WRF-Chem前置依赖软件和数据可视化软件的安装

第三部分 WRF-Chem模式编译，排放源制作

（讲解\上机）
1.WRF-Chem编译
2.气象数据预处理模块WPS
3.前处理模块WPS主要功能、参数、静态数据和再分析气象资料的介绍
4.WRF-Chem模式物理过程、气相化学机制和气溶胶模拟方案
5.排放源数据讲解及处理（包括EDGAR,FINN等主流清单数据库）

第四部分 WRF-Chem数据准备（气象、排放、初边界条件等），案例实践

（讲解\上机）
1.结合实例讲解及模式运行
例1，MOZART化学机制；例2，CBMZ化学机制
排放源数据准备（人为、生物源）：人为排放源处理程序（convert_emiss.exe、meic2wrf等），生物源处理（MEGAN）
初边界条件的必要性和具体设置
WRF-Chem变量表讲解
模式运行控制文件namelist.input设置方法
2.练习：采用MOZART或CBMZ机制运行个例
3.嵌套运行
4.野火排放数据使用

第五部分模拟结果提取、数据可视化

（讲解\上机）
1.模式结果提取及数据可视化（NCL、ARWPOST等软件）
2.在相关研究和业务工作中的使用（臭氧、PM2.5相关科研、规划预估等）
3.WRF-Chem版本问题、高分辨率模拟设置注意事项（讨论）
4.问题讨论、答疑
注：请提前自备电脑及安装所需软件