velikost textu

Coupling atmospheric chemistry/aerosols to regional climate models

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Coupling atmospheric chemistry/aerosols to regional climate models
Název v češtině:
Propojení atmosferické chemie/aerosolů s regionálními klimatickými modely
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Peter Huszár, Ph.D.
Školitel:
doc. RNDr. Tomáš Halenka, CSc.
Oponenti:
RNDr. Jan Macoun, PhD.
RNDr. Kryštof Eben, CSc.
Id práce:
42361
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Katedra fyziky atmosféry (32-KFA)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Meteorologie a klimatologie (F8)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
4. 11. 2010
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
atmosférická chemie, chemický transportní model, emise, model CAMx, model RegCM3, znečištění ovzduší, fotochemie, aerosoly, radiační vlivy
Klíčová slova v angličtině:
atmospheric chemistry, chemistry transport model, coupling, model CAMx, model RegCM, emissions, air pollution, photochemistry, aerosols, radiative effects
Abstrakt:
Abstrakt Název: Propojení atmosferické chemie/aerosolů s regionálními klimatickými modely Autor: Peter Huszár Katedra: Katedra meteorologie a ochrany prost˘ edí r Vedoucí diserta˘ ní práce: doc. RNDr. TomᢠHalenka, CSc. c s E-mailová adresa vedoucího práce: tomas.halenka@mff.cuni.cz Abstrakt: V této diserta˘ ní práci jsme se zabývali vazbami mezi klimatem a čistotou c ovzduší. Pro tento ú˘ el jsme vytvo˘ ili tzv. c r offline propojení regionálního klimatického modelu RegCM3 a chemického transportního modelu CAMx s jednosměrnou a obousměrnou interakcí. Na˘ e práce p˘ edstavuje první pokus o propojení nejenom t˘ chto dvou modelů, s r e ale o propojení jakéhokoliv chemického transportního modelu s modelem RegCM3 vůbec. V prvním kroku jsme vytvo˘ ili jednosměrné offline propojení t˘ chto modelů. To znamená, r e ˘ ze horizontální a vertikální transport, emise, chemická transformace a depozice jsou rízeny ˘ rc z c ˘ klimatickým modelem, p˘ i˘ em˘ radia˘ ní vlivy plynů a aerosolů se nezohlednují. Pro konverzi meteorologických dat generovaných modelem RegCM3 do dat, je˘ jsou vy˘ adovány modelem z z CAMx, jsme vyvinuli meteorologické rozhraní. Pro ty údaje, které RegCM3 neposkytuje, jsme do tohoto rozhraní zahrnuli diagnostické postupy. Dále je rozhraní vyu˘ íváno pro výpo˘ et z c biogenních emisí uhlovodíků. Pro antropogenní emise jsme vyvinuli jednoduchý nástroj ˘ pro casovou a prostorovou interpolaci emisních dat do libovolné výpo˘ etní sítě s časovým c rozlišením jedna hodina. Offline propojení RegCM3-CAMx jsme nejdříve vyu˘ ili ke zkoumání z dopadů klimatických zm˘ n na kvalitu ovzdu˘ í. Provedli jsme simulace na dekádách 1991-2000, e s 2041-2050 a 2091-2100. Na první dekádě jsme provedli validace modelů. Dále jsme porovnali prům˘ rné koncentrace, překročení imisních limitů a jiných veli˘ in v sou˘ asnosti a budoucnosti e c c pro ozón, oxidy dusíku, oxid si˘ i˘ itý a aerosoly. Naše simulace prokázaly významné zm˘ ny rc e hodnot v budoucnosti způsobené modifikovanou meteorologií v pozm˘ n˘ ném klimatu. Dále e e jsme s pomocí tohoto offline propojení vyhodnotili vliv nelineárních chemických efektů b˘ hem e rozptylu exhalací z koncentrovaných emisních zdrojů. Aplikovali jsme metodu, která byla testována pro letadla, k zohledn˘ ní t˘ chto nelinearit pro emise oxidů dusíku z lodní dopravy e e a ukázali jsme, ze modelované hodnoty ozónu a NOx se výrazn˘ li˘ í od varianty, kdy jsou ˘ e s zmíněné efekty zanedbávány. Nakonec jsme provedli simulace s propojením RegCM3-CAMx ˘ při obousměrné interakci, při kterém jsou zohlednovány radia˘ ní zp˘ tné vazby plynů a c e aerosolů. Ukázali jsme, ze do˘ lo k významným odchylkám v modelovaných hodnotách teploty ˘ s oproti případu s jednosměrnou interakcí a k celkovému vylep˘ ení modelových výsledků, které s e˘ lépe souhlasí s m˘ reními. Klíčová slova: atmosférická chemie, chemický transportní model, emise, model CAMx, model RegCM3, zne˘ i˘ t˘ ní ovzdu˘ í, fotochemie, aerosoly, radiační vlivy cse s 5
Abstract v angličtině:
Abstract Title: Coupling atmospheric chemistry/aerosols to regional climate models Author: Peter Huszár Department: Department of Meteorology and Environment Protection Supervisor: doc. RNDr. TomᢠHalenka, CSc. s Supervisor’s e-mail address: tomas.halenka@mff.cuni.cz Abstract: In this thesis, the connections between air quality and climate are studied. For this purpose, regional climate model RegCM3 and chemistry transport model CAMx has been coupled offline with one- and two-way interaction. Our work represents a first attempt to connect RegCM3 not only with CAMx, but with any other chemistry transport model. As a first step, an offline one way couple of RegCM3 and CAMx has been developed, meaning that the climate model drives the transport, emission, chemical transformation and deposition of species while the radiative feedbacks of gases and aerosols are not considered. A meteorological interface has been developed at our department in order to convert the meteorological data generated by RegCM3 to fields required by CAMx. For those parameters that are essential for CAMx but the regional climate model does not supply them, diagnostic methods were implemented into this interface. Further, it is used to calculate biogenic emissions. Regarding anthropogenic emissions, a simple utility has been developed to temporally and spatially interpolate the emission data into arbitrary grid and time resolution. The RegCM3-CAMx offline couple was first employed to investigate the climate change impact on air quality. We performed runs on three decades: 1991-2000, 2041-2050 and 2091-2100. On the first decade we validated the models. We compared average species concentrations, exceedances and other measures of ozone, nitrogen oxides, sulfur dioxide and particulate matter between present and future. We found significant shift from the present values, caused by the modified meteorology in changed climate. Further, we applied this couple for assessment of the non-linear chemistry effects during dilution of concentrated emission sources. We used an approach tested already for aircraft to consider these non-linearities on ship nitrogen oxide emissions and we showed that significant differences are modelled in ozone and NOx concentrations when these effects are included. Finally, taking into account the radiative feedbacks of gases and aerosols, we ran models RegCM3 and CAMx two-way coupled and showed significant surface temperature change and, confronting with measurements, an improvement in model’s performance. Keywords: atmospheric chemistry, chemistry transport model, coupling, model CAMx, model RegCM, emissions, air pollution, photochemistry, aerosols, radiative effects 3
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Peter Huszár, Ph.D. 6.09 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Peter Huszár, Ph.D. 57 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Peter Huszár, Ph.D. 56 kB
Stáhnout Posudek vedoucího doc. RNDr. Tomáš Halenka, CSc. 161 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Jan Macoun, PhD. 189 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Kryštof Eben, CSc. 59 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. Josef Brechler, CSc. 105 kB