Berichte des Forschungszentrums Jülich

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32 KAPITEL 4 . MODELLBESCHREIBUNG

Das CLaMS-Modellsystem

Meterologische Daten

(ECMWF, UKMO)

Diabatische Korrektur :

Morcrette-Schema

Trajektorienmodell :

Runge-Kutta (4 . Ord .)

------------------

n

Trajektorienensembles

Lagrangesche

Vermischung

Photolyse : ;

.---------- --------

Chemiemodell : ASAD

40 Species

t -----

112 Reaktionen

Heterogene Chemie

Initialisierung :

2D-Modell + PV-Korrelation

Abbildung 4 .1 : Überblick über die Komponenten des CLaMS-Modellsystems .

Gasphasen- und Photolysereaktionen sowie aller heterogenen Reaktionen sind den Tabellen

4 .1 und 4 .2 zu entnehmen . Die zeitliche Entwicklung der Spurengaskonzentrationeu

wird, ausgehend von vorgegebenen Initialisierungswerten, durch ein gekoppeltes

System gewöhnlicher Differentialgleichungen beschrieben . Die Initialisierungswerte der

einzelnen chemischen Spezies werden im wesentlichen durch geeignete Messungen oder

durch Tracer-Tracer-Korrelationen bestimmt . Zur Lösung dieses Systems von Differentialgleichungen

wird in CLaMS das Programmpaket ASAD eingesetzt, das an der

Universität Cambridge entwickelt wurde [Carver et al ., 1997 ; Carver und Scott, 2000] .

Zur Integration stehen drei Lösungsverfahren zur Verfügung : Der IMPACT Solver, der

auf dem Familienkonzept basiert und standardmäßig zur Integration der chemischen

Gleichungen verwendet wird . Es werden hier eine Anzahl chemischer Spezies zu einer

Familie zusammengefaßt und innerhalb einer Familie wird chemisches Gleichgewicht

angenommen . Die chemischen Familien sind definiert als O X (= 0,3 + 0( 1 D) + 0(3P)),

NO X (= NO + N0 2 + NO 3 ), CIO X (= Cl + C10 + 2 C1 202) und Br0X (= Br + BrO) .

Zusätzlich existieren die numerisch aufwendigeren Verfahren SVODE und NAG, die

das auftretende steife Differentialgleichungssystem exakt lösen . Die verwendeten Reaktionsgeschwindigkeiten

und Absorptionsquerschnitte sind aus aktuellen Empfehlungen

[DeMore et al ., 1997 ; Sander et al., 2000] entnommen . Die Photolysefrequenzen werden

durch ein Schema berechnet, das die Strahlungstransportgleichung in sphärischer Geometrie

unter Berücksichtigung von diffuser Strahlung, die vorallem in geringen Höhen

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