image: 图中为各个站点在各模拟方案下模拟出的SO42−浓度时间序列及相应的观测。PE_OW为使用先验的排放清和原始未经改动的WRF-Chem；DE_OW为使用资料同化调整后的排放清单及原始的WRF-Chem。DE_PW使用资料同化调整后的排放清单，并加入了来自初始的集合期望反应速率参数。DE_4W使用的反应速率参数来自最后4次后验集合平均，DE_1W来自最后1次的后验集合平均。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
《中国科学：地球科学》2023年第10期发表了南京大学王体健教授团队的研究成果，该团队主要成员黄丛吾、马超群博士基于WRF-Chem/DART（Weather Research Forecast-Chemistry/ Data Assimilation Research Testbed）模型，发展了一种新的硫酸盐（SO42−）反应速率同化方法，改进了SO42−生成参数化方案中的反应速率参数，为提高空气质量数值预报的准确性提供了一种新的思路。
硫酸盐是中国大气中细颗粒物（PM2.5）的主要成分之一，其化学生成机制十分复杂，现有空气质量模式对硫酸盐的模拟往往存在明显的低估。为了提高WRF-Chem模式对硫酸盐的模拟精度，研究人员提出了一种硫酸盐复杂生成机理的替代方法，开展了针对硫酸盐化学反应速率的同化方法研究。在WRF-Chem模式基础上，新增了一个硫酸盐生成参数化方案，基于DART系统，同化了近地面SO42−、SO2、NO2、O3和颗粒物浓度(PM2.5、PM10)来调整相关的待定参数。结果表明，经过资料同化调整后，新方案能够有效解决模式低估SO42−、高估SO2的问题，SO42−的平均偏差由−13.1μg/m3下降为3.5μg/m3，SO2由17.0μg/m3下降为6.3μg/m3 。新方案中反应速率的时空变化特征与基于理论的研究结果符合，表明硫酸盐复杂的生成机理可以用简单的参数化方案代替，采用资料同化的方法可以实现参数调整，从而有效改进对SO42−、SO2的模拟和预测。
黄丛吾, 马超群, 王体健, 曲雅微, 李蒙蒙, 李树, 庄炳亮, 谢旻. 2023. 基于WRF-Chem/DART的硫酸盐化学反应速率同化研究. 中国科学: 地球科学, 53(10): 2273–2287
Journal
Science China Earth Sciences