大气化学在线耦合模式WRF/Chem教程

随着我国经济快速发展，我国面临着日益严重的大气污染问题。近年来，严重的大气污染问题已经明显影响国计民生，引起政府、学界和人们越来越多的关注。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，应广大环境、生态领域工作者的要求。

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.实际项目中遇到的问题进行指导。

李老师（副研究员）来自高等院校教师，长期从事大气环境、气溶胶模拟和辐射效应方向的研究工作，具有丰富的实践经验，主持参与完成多项科研课题。

WRF-Chem模式应用案例和理论基础

一、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）等领域的应用个例介绍

二、WRF-Chem模式总体框架、功能介绍

三、模式安装对操作系统环境依赖性的介绍，模式数据介绍

Linux环境下软件安装

一、Linux系统入门及基本操作介绍，熟悉Linux基本操作命令

二、编译器及Linux环境变量的配置

三、WRF-Chem前置依赖软件和数据可视化软件的安装（zlib、szip、HDF5、NETCDF、NCL、ncview）

WRF-Chem模式安装，排放源制作软件安装

一、编译安装WRF-Chem（环境变量设置、基本故障处理）（操作）

二、气象数据预处理模块WPS安装（操作）

三、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（理论讲解）

四、WRF-Chem模式物理过程、排放（人为、生物、燃烧、自然等）处理过程、排放源数据的介绍（理论讲解）

WRF-Chem气象数据准备和排放源数据制作，运行个例1

一、以MOZART化学机制为例准备排放源数据，包括相关软件安装、数据准备、软件运行和结果查看（简单个例，上机操作）

二、生物排放源数据准备（理论+操作）

三、侧边界条件的准备（操作）

四、WRF-Chem变量表介绍（理论讲解）

五、运行控制文件参数设置介绍（理论讲解+实际操作）

WRF-Chem模式运行自主准备排放源

1. 基于前一日的学习，运行WRF-Chem简单个例（操作）

2. WRF-Chem沙尘排放、气溶胶粒径分布的处理（理论讲解）

3. 通用排放源处理软件prep_chem的安装、修改和注意事项（操作）

排放源数据的准备（理论讲解+操作）

运行个例2

1. 利用通用软件prep_chem，结合WRF-Chem专用程序convert_emiss.exe，处理自主排放源数据并生成WRF-Chem格式的排放源文件（操作）

采用CBMZ化学机制，运行复杂个例（操作）

模拟结果提取和数据可视化、问题答疑

一、模式结果提取及数据可视化（NCL、ARWPOST等软件）（操作）

二、模式结果在相关研究应用工作中的基本使用方式（理论讲解）

三、嵌套运行WRF-Chem模式以实现高分辨率（高精度）模拟，设置方法和注意事项（理论+操作）

四、问题讨论、答疑