氢氧自由基化学在空气质量模型创建数值稳定性问题?

Question

大气混合比率的氢氧自由基相对较短的寿命(微秒的顺序)。建模时空气质量或天气,时间步通常远远大于羟基的半衰期。这是如何计算数值稳定?是数值稳定的问题简单地忽略了?

Answer 1

氢氧自由基化学不是空气质量模型中显式地建模,所以数值的稳定性不是问题。相反,哦在pseudo-steady-state举行。例如,看到CMAQ的文档州:

CMAQ的气相,哦是假定为pseudo-steady状态,它不是一个运输的物种。这是因为氢氧自由基反应往往是催化(例如,消费和生产)。在水相化学,哦,是被云吸收水和在一个开放的云模型(即。,the design approach currently employed), absorbed species (e.g., OH) would be replenished via gas-to-cloud partitioning. However, due to operator splitting, aqueous and gas-phase chemistry are not solved simultaneously. To account for this and other uncertainties in predicted OH aqueous phase concentrations (e.g., neglect of production reactions (H2O2 + hv -> 2 OH) not currently implemented in aqchem), a steady-state assumption for OH is adopted in the aqueous chemistry routine.

通常,如果你想模型类似的氢氧自由基,可以使用盒模型如麦加,而不是化学传输模式。

Answer 2

事实上,有许多化学运输模型解决激进的化学不稳态近似。方程非常僵硬,但是可以集成与合适的方法,通常是隐含的。讨论了一些方法这篇评论。的动态预处理器在评论中提到,包括一组解决硬系统和在大气化学变得有点受欢迎。一些模型,使用生成的代码(默认或作为一个选项)包括GEOS-Chem和WRF-Chem。我使用了KPP实现CB4化学机制空气质量模型。

这样的方法是可能的因为算子分裂,这意味着流程包含在模型解决了非耦合的操作序列。例如,时间步模型可以包含调用显式方案求解平流,然后Crank-Nicolson垂直扩散,然后一个。对化学动力学解算器。