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零维大气模拟框架概述(F0AM)

1. 重要的使用信息提示.......................................................................................................................2

2．总体概述................................................................................................................................................3

4.化学浓度....................................................................................................................................................7

4.1 THE INITCONC INPUT................................................................................................................7

4.2 FAMILY CONSERVATION..........................................................................................................7

5.化学过程....................................................................................................................................................9

5.1 化学文件的输入............................................................................................................................ 9

5.2 各种化学脚本.................................................................................................................................9

5.3 生成 MCM 反应文件.................................................................................................................10

5.4 MCM 反应的修饰........................................................................................................................11

5.5 可用的机制...................................................................................................................................12

5.6 光解速率.........................................................................................................................................13

5.7 生成混合查找表..........................................................................................................................14

5.8 异构化学........................................................................................................................................15

5.9 源排放和物质沉积..................................................................................................................... 15

5.10 化学方程的积分....................................................................................................................... 15

6.物质稀释................................................................................................................................................. 16

6.1 简单一阶稀释.............................................................................................................................. 16

6.2 高斯扩散........................................................................................................................................17

7.模拟控制................................................................................................................................................. 18

8. 太阳周期参数......................................................................................................................................20

收敛模式................................................................................................................................................ 20

9.模型输出................................................................................................................................................. 22

10.工具........................................................................................................................................................23

11.绘图........................................................................................................................................................24

1. 重要的使用信息提示

一

、使用该模型发表文章请注意：

1. 论文中标注引用：G. M. Wolfe, M. M. Marvin, S. J. Roberts, K. R. Travis, and J. Liao,

The Framework for 0-D Atmospheric Modeling (F0AM) v3.1, Geoscientific Model

Development, doi: 10.5194/gmd-2016-175, 2016；

2. 为使用的所有化学机制标注引用合适的文献；

3. 通知 f0am.model@gmail.com 或者用户论坛，这样可以将你的论文加入到我们的列

表中。

二

、零维大气建模框架（F0AM 中间是一个零）正是它的名字所示：一个灵活的软件界面，

用于模拟与大气成分相关的化学系统。下面分析一下它的命名：

零维：该模型模拟空间中单个点的过程。如果你愿意的话，你可以把这一点看作一个统

一的盒子。它没有明确模拟运输或混合过程。用户应该认识到零维框架的固有局限性。推荐

阅读包括雅各布的《大气化学》第 3 章和第 5 章；

大气建模：用户指定一组初始条件（化学浓度和气象学）和化学机制。然后，该模型预

测浓度如何随时间演变。输出模型得出的结果。这是一个重要的区别——模型输出实际上是

一个有根据的猜测。“数据”一词可以说是指对自然现象的观测。

框架：该模型适用于各种典型问题，包括光化学室和地面和高空的野外观测。所提供的

示例显示了典型的设置。它还包括多种化学机制。

三

、这个模型是从 CAFE 1-D canopy 模型发展而来的，该模型是由 Glenn Wolfe 在华盛顿大

学 Joel Thornton 实验室的博士工作期间开发的。它最初被称为华盛顿化学模型。自 2011 年

以来，该模型经历了大量修改。由于意识到该模型已经和最初的模型偏差过大，于是在 2016

年变成了 F0AM。

四

、用户需要熟悉 MATLAB 才能有效地使用该模型。本文档描述的总体结构和实现代码。

本自述文件中还包含了一个简短的演示文稿 F0AM_GettingStarted.pdf。

五

、如有任何问题或意见，可向(f0am.model@gmail.com)提出。我们也鼓励用户加入用户组

邮件列表(F0AMusers@googlegroups.com)。这是一个社区工具，因此如果您编写了其他人可

能觉得有用的代码，请将其共享。

气象学

Met 是包含所有气象输入的两列单元格数组。第一列包含变量名，而第二列包含值。用

户必须指定压力、温度和 H2O 或 RH。其他变量是可选的，并且依赖于设置。

所有的 Met 变量都可用于建立反应机制。用户可以通过在位于\Core 目录中的 InitializeMet

函数中指定它们来添加新的变量。

基本气象条件：

P：大气压（mbar），需要输入；

T：温度（K），需要输入；

H2O：水蒸气数密度（分子/毫升）。如果和湿度两者数据都输入，则优先于适度；

RH：相对湿度（%）水蒸气是必需要输入的，（RH 或 H2O）；

大气稀释：

Kdil：稀释的一级速率常数(s

-1

)。默认值:0；

Tgauss：高斯离散时间尺度。默认值:Inf；

太阳辐射相关：

SZA：太阳天顶角(0 - 90 度)。如果指定了 LFlux 或 SolarParam，则不需要。默认值:0

度；

LFlux：一个文本文件的名字，包含了辐射光谱（光化学通量和波长）。只有当你想用

这个谱计算 j 值时才需要。文本文件没有标题的两列 : 波长 (nm) 和光子通量

(photons/cm

/s/nm)。详见\ settings \Examples\ExampleLightFlux.txt 示例。默认值:空；

J[n]：测量的 j 值(s

-1

)，用于覆盖默认的参数化值。变量名与所使用的化学方案有关(例

如，NO2 光解频率在 MCM 中为 J4，在 CB05 中为 JNO2)。每个变量对应一行。（本组

有测量好的数据）；

Jcorr：（校正因子）用于缩放所有未明确输入的 j 值。这可以是

1)一个数值标量或数组，其值为>0

2)指定输入 j 值名称的字符串，例如:' j4 '

3)包含多个输入 j 值的字符串的单元格数组，例如（' J4 '， ' J1 '）

在第二种情况下，校正因子将被计算为观测值/计算值的 j 值比。第三种情况也是

如此，jcorr 是所有指定输入的校正因子的平均值。默认值:1；

ALT：海拔，m。与 SolarParam 中的“alt”输入字段相同(尽管意义不同)。仅在选择

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