CMAQ 5.4 输入与输出数据

参考

CMAQ输入文件.https://github.com/USEPA/CMAQ/blob/main/DOCS/Users_Guide/CMAQ_UG_ch04_model_inputs.md

CMAQ输出文件.https://github.com/USEPA/CMAQ/blob/main/DOCS/Users_Guide/CMAQ_UG_ch07_model_outputs.md

目录

输入文件

General设置

Environment Variable Name for File	File Type	Time-Dependence	Spatial Dimensions	Source	Required
GRIDDESC	ASCII	n/a	n/a	MCIP	required
gc_matrix_nml	ASCII	n/a	n/a	CMAQ repo	required
ae_matrix_nml	ASCII	n/a	n/a	CMAQ repo	required
nr_matrix_nml	ASCII	n/a	n/a	CMAQ repo	required
tr_matrix_nml	ASCII	n/a	n/a	CMAQ repo	required
MISC_CTRL_NML	ASCII	n/a	n/a	CMAQ repo	required

GRIDDESC

例子：

'LAM_40N100W'

2 30.0 60.0 -100.0 -100.0 40.0

' '

'M_32_99TUT02'

'LAM_40N100W' 544000.0 -992000.0 32000.0 32000.0 38 38 1

' '

1. ‘LAM_40N100W’
   • 这是坐标系统的名称，表示这是一个Lambert等角投影，中心位于北纬40度，西经100度。
2. 2 30.0 60.0 -100.0 -100.0 40.0
   • 2: 表示Lambert等角投影（在I/O API中的编码）
   • 30.0, 60.0: P_ALP和P_BET，Lambert投影的标准纬线（真实纬度）
   • -100.0: P_GAM，中央经线（西经100度）
   • -100.0, 40.0: XCENT和YCENT，投影中心点的经度和纬度
3. ‘M_32_99TUT02’
   • 这是网格的名称
4. ‘LAM_40N100W’ 544000.0 -992000.0 32000.0 32000.0 38 38 1
   • ‘LAM_40N100W’: 使用的坐标系统名称
   • 544000.0, -992000.0: XORIG和YORIG，网格左下角相对于投影中心的X和Y偏移量（米）
   • 32000.0, 32000.0: XCELL和YCELL，X和Y方向的网格间距（米）
   • 38, 38: NCOLS和NROWS，X和Y方向的网格数量
   • 1: NTHIK，边界单元数量

这些参数定义了一个具体的模拟域：

• 使用Lambert等角投影
• 投影中心在北纬40度，西经100度
• 网格分辨率为32km x 32km
• 网格大小为38 x 38个单元
• 网格的左下角位于投影中心的东北方向（X偏移为正，Y偏移为负）

这种定义方式允许CMAQ准确地知道模拟域的地理位置和大小，确保所有计算和数据处理都在正确的空间范围内进行。

gc、ae、nr和tr的nml

这些文件（gc_matrix.nml, ae_matrix.nml, nr_matrix.nml, tr_matrix.nml）是CMAQ模型中用于定义不同类别污染物参数的namelist查找表。它们分别对应于气相（gc）、气溶胶（ae）、惰性气体（nr）和示踪物（tr）物种。这些文件的主要功能包括：

1. 初始条件映射：定义每个物种对应的初始条件物种及其浓度缩放因子。
2. 边界条件映射：定义每个物种对应的边界条件物种及其浓度缩放因子。
3. 沉降速度：指定物种的沉降速度及其缩放因子。
4. 清除（Scavenging）：定义物种的清除过程及其清除率缩放因子。
5. 气相-气溶胶转化：指定气相物种转化为气溶胶相的对应物种。
6. 气相-水相转化：指定气相物种在云水中进行化学反应时的对应物种。
7. 气溶胶-水相转化：指定气溶胶物种在云水中进行化学反应时的对应物种。
8. 传输：指定物种是否参与平流和扩散过程。
9. 干沉降输出：指定物种是否写入干沉降输出文件。
10. 湿沉降输出：指定物种是否写入湿沉降输出文件。
11. 浓度输出：指定物种是否写入瞬时浓度输出文件。

以下输出编辑这些文件的属性表：

Line	Column	Name	Type	Description	Options for Syntax:
1		File Type	String	String to delineate Gas Phase (GC), Aerosol (AE), Non-reactive (NR) and Tracer (TR) species namelist	{&GC_nml, &AE_nml, &NR_nml, &TR_nml}
3		Header ID	String	String to define data structure relating to namelist	{GC_SPECIES_DATA=, AE_SPECIES DATA= , NR_SPECIES_DATA= ,TR_SPECIES_DATA = }
5	1	SPECIES	String	CMAQ Species name, i.e. NO, HNO3, PAR; dependent on chemical mechanism	-
	2	MOLWT	Integer	Species Molecular Weight	-
	3	IC	String	IC surrogate species name for the CMAQ Species	{‘Species name’, ’ '}
	4	FAC	Integer	Scaling factor for the IC concentration	{Any real: default = -1 if IC is not specified}
	5	BC	String	BC surrogate species name for the CMAQ Species	{‘Species name’, ’ '}
	6	FAC	Integer	Scaling factor for the BC concentration	{Any real: default = -1 if BC is not specified}
	7	DRYDEP SURR	String	Deposition velocity variable name for the CMAQ Species	{‘Species name’, ’ '}
	8	FAC	Integer	Scaling factor for the deposition velocity	{Any real: default = -1 if SURR is not specified}
	9	WET-SCAV SURR	String	Wet Deposition Scavenging surrogate species	{‘Species name’, ’ '}
	10	FAC	Integer	Scaling factor for Scavenging	{Any real: default = -1 if SURR is not specified}
	11	GC2AE SURR	String	Gas-to-aerosol transformation species	{‘Species name’, ’ '}
	12	GC2AQ SURR	String	Gas-to-aqueous transformation species	{‘Species name’, ’ '}
	13	TRNS	String	Transport Switch. NOTE: Instead of using one column labeled “TRNS” to turn/off both advection and diffusion for a pollutant, two separate columns labeled “ADV” and “DIFF” can be used to switch on/off advection and diffusion separately.	{YES/NO}
	14	DDEP	String	Dry deposition output file switch	{YES/NO}
	15	WDEP	Real	Wet deposition output file switch	{YES/NO}
	16	CONC	String	Concentration output file switch	{YES/NO}

比如这个：

&NR_nml

NR_SPECIES_DATA =

!SPECIES         ,MOLWT   ,IC     ,IC_FAC  ,BC     ,BC_FAC ,DRYDEP SURR       ,FAC  ,WET-SCAV SURR     ,FAC ,NR2AE SURR     ,NR2AQ SURR,TRNS  ,DDEP  ,WDEP  ,CONC
'NH3'            , 17.0   ,''     ,-1      ,''     ,-1     ,'VD_NH3'          , 1   ,'NH3'             , 1  ,'NH3'          ,'NH3'     ,'Yes' ,'Yes' ,'Yes' ,'Yes',

1. IC和BC为空(‘’)：
   • 是的，这是默认设置。当IC和BC为空时，模型会默认使用与物种名称相同的初始条件和边界条件。在这个例子中，NH3的初始条件和边界条件都会默认使用NH3本身的数据。
2. IC_FAC和BC_FAC为-1：
   • 这表示不对初始条件和边界条件的浓度进行额外的缩放。
3. VD_NH3：
   • 这是NH3的干沉降速度参数。“VD"通常代表"Velocity of Deposition”。这个参数告诉模型使用专门为NH3设计的沉降速度计算方法。
4. DRYDEP SURR和WET-SCAV SURR：
   • 这两项都设置为’NH3’，表示NH3使用自身的参数进行干沉降和湿清除计算。
5. NR2AE SURR和NR2AQ SURR：
   • 这两项也设置为’NH3’，表示在气溶胶和水相转化过程中，NH3仍然作为NH3参与反应。
6. TRNS, DDEP, WDEP, CONC都设为’Yes’：
   • 这表示NH3参与传输过程，并且会在干沉降、湿沉降和浓度输出文件中输出。

总的来说，这个设置描述了NH3作为一个重要的大气污染物在模型中的行为。NH3是一种关键的反应性气体，它在大气化学中扮演重要角色，特别是在形成二次无机气溶胶（如硫酸铵和硝酸铵）的过程中。这个设置确保NH3在模型中得到全面的处理，包括排放、传输、化学反应和沉降过程。

MISC_CTRL_NML

CMAQ_Control_Misc.nml文件用于控制CMAQ模型中一些杂项功能的设置和参数。主要包括以下几个方面:

1. 激活/停用ELMO (Explicit and Lumped CMAQ Model Output)模块。ELMO模块允许用户指定需要输出的物种和输出格式。
2. 控制预算工具(Budget Tool)的选项。预算工具用于计算模拟期间各种物种的质量收支情况。
3. 设置DESID (Discrete Emissions Source Identification)排放界面的某些参数。
4. 定义化学家族变量(Chemical Families)。这允许用户将多个化学物种归为一个"家族",方便ELMO、预算工具和DESID等模块输出和处理。

`&Chem_FamVars
N_Chem_Fams = 3
Max_Chem_Fam_Members = 10
/
&ChemicalFamilies
ChemFamilyName(1) = 'NOX' ChemFamilyMembers(1,:) = 'NO','NO2'

ChemFamilyName(2) = 'AROMATICS' ChemFamilyMembers(2,:) = 'TOL','XYL','BENZ','NAPH'

ChemFamilyName(3) = 'DUST' ChemFamilyMembers(3,:) = 'ACORS','ASOIL','AECI','AECJ','AFEJ','AALJ','ATIJ','ASIJ','ACAJ','AMGJ','AKJ','AMNJ'
/ `

示例展示了如何定义化学家族。首先需要指定总的化学家族数量(N_Chem_Fams)和所有家族中最大成员数(Max_Chem_Fam_Members)。然后逐一列出每个家族的名称(ChemFamilyName)和成员(ChemFamilyMembers)。

比如示例中定义了三个化学家族:‘NOX’、‘AROMATICS’和’DUST’。'NOX’包含’NO’和’NO2’两种物种,'AROMATICS’包含4种芳香烃物种,'DUST’包含12种粉尘相关物种。定义化学家族可以方便模型输出和后处理,用户可根据需求自定义家族成员。这为分析和可视化不同物种组合提供了便利。

如果要关闭ELMO，则设置如下：

修改后的 &elmo_activate 部分应该如下所示：

&elmo_activate
  instant = .FALSE.
  average = .FALSE.
/

这样设置后：

1. instant = .FALSE. 表示禁用瞬时输出。
2. average = .FALSE. 表示禁用平均输出。

当这两个选项都设置为 .FALSE. 时，ELMO 模块将被完全关闭，不会生成任何额外的输出。

Initial Conditions Inputs

两种生成方式，profile和conc文件，输入数据不随时间变化，在cmaq中可以把前一天的最后一小时当作初始场。

Environment Variable Name for File	File Type	Time-Dependence	Spatial Dimensions	Source	Required
INIT_CONC_1	GRDDED3	Time-invariant	XYZ	ICON or CCTM	required

Boundary Conditions Inputs

该数据由bcon程序生成，BNDARY3格式。

Environment Variable Name for File	File Type	Time-Dependence	Spatial Dimensions	Source	Required
BNDY_CONC_1	BNDARY3	Hourly	PERIM*Z	BCON	required

CMAQ域的周长是NTHIK个单元宽（通常NTHIK=1），其中边界单元数=NTHIK×(2×NCOLS + 2×NROWS +4×NTHIK)。如果一些被建模的物种不包含在此文件中，这些物种的边界条件将默认为1×10e-30。

MCIP气象输入数据

MCIP
GRID_CRO_2D	GRDDED3	Time-invariant	XY	MCIP	required
GRID_BDY_2D	BNDARY3	Time-invariant	PERIM*Z	MCIP	required
GRID_DOT_2D	GRDDED3	Time-invariant	(X+1)*(Y+1)	MCIP	required
MET_BDY_3D	BNDARY3	Hourly	PERIM*Z	MCIP	required
MET_CRO_2D	GRDDED3	Hourly	XY	MCIP	required
MET_CRO_3D	GRDDED3	Hourly	XYZ	MCIP	required
MET_DOT_3D	GRDDED3	Hourly	(X+1)*(Y+1)Z	MCIP	required
LUFRAC_CRO	GRDDED3	Time-invariant	XYL	MCIP	required
SOI_CRO	GRDDED3	Hourly	XYS	MCIP	optional (Contains soil moisture and soil temperature in layers. A two-layer representation of those fields is currently mirrored in MET_CRO_2D.)
MOSAIC_CRO	GRDDED3	Hourly	XYM	MCIP	optional (Contains surface fields in mosaic land use categories if Noah Mosaic LSM was run in WRF. Can work with STAGE deposition in CCTM.)
mcip.nc	netCDF	varies by field	varies by field	MCIP	required if IOFORM=2 (Currently not compatible with rest of CMAQ system.)
mcip_bdy.nc	netCDF	varies by field	varies by field	MCIP	required if IOFORM=2 (Currently not compatible with rest of CMAQ system.)

各个气象数据的名称和作用如下：

文件名	数据类型	时间依赖性	空间维度	描述
GRIDDESC	网格描述	时间不变	N/A	CMAQ系统使用的网格描述
GRID_CRO_2D	2D场	时间不变	XY	网格中心点的2D场
GRID_BDY_2D	2D边界场	时间不变	边界	域侧边界上的GRID_CRO_2D场
GRID_DOT_2D	2D场	时间不变	XY	网格角点和面的2D场
MET_CRO_2D	2D场	时变	XY	网格中心点的2D气象场
MET_CRO_3D	3D场	时变	XYZ	网格中心点的3D气象场
MET_BDY_3D	3D边界场	时变	边界	域侧边界上的MET_CRO_3D场
MET_DOT_3D	3D场	时变	XYZ	网格角点和面的3D气象场
LUFRAC_CRO	3D分数土地利用	时间不变	XYL	网格中心点的分数土地利用
SOI_CRO	3D土壤水分和温度	时变	XYS	网格中心点的模型土壤层数据
MOSAIC_CRO	3D镶嵌土地利用表面场	时变	XYM	网格中心点的镶嵌土地利用类别表面场
mcip.nc	所有2D和3D场	混合	所有维度	包含所有时变和时间不变的2D和3D场
mcip_bdy.nc	边界2D和3D场	混合	边界	包含侧边界上所有必要的时变和时间不变2D和3D场

• XY表示二维平面
• XYZ表示三维空间
• XYL表示包含土地利用类别的三维数据
• XYS表示包含土壤层的三维数据
• XYM表示包含镶嵌土地利用类别的三维数据
• "时变"表示数据随时间变化，"时间不变"表示数据在整个模拟期间保持不变
• mcip.nc和mcip_bdy.nc仅在IOFORM=2（netCDF输出格式）时生成

气象数据为什么要分层（2D和3D）

2D气象数据的用途:

• 表示水平方向上均一或变化较小的气象要素,如地表温度、地表压力、云量等。
• 用于计算地表过程,如干沉降、生物排放等,这些过程主要取决于地表条件。
• 计算效率更高,适合需要频繁读写的过程。

3D气象数据的用途:

• 表示在垂直方向上有显著变化的要素,如温度、湿度、风场等。
• 用于模拟大气中的化学反应、输送和扩散等三维过程。
• 提供更加真实和精细的大气状态表征。

优势对比:

• 2D数据:
  • 数据量小,占用存储空间少。
  • 读写效率高,降低了I/O开销。
  • 适合表征地表条件和地面过程。
• 3D数据:
  • 能够准确描述大气的垂直结构。
  • 对模拟大气化学过程至关重要。
  • 提供了更高的时空分辨率和精度。

设计理念:

• 2D和3D数据的并存,实际上反映了CMAQ模型分层设计的理念。
• 地表过程模块主要使用2D数据,计算效率更高。
• 大气输送和化学模块使用3D数据,以获得更高精度。

LUFRAC_CRO

LUFRAC_CRO是由MCIP生成的，但其数据源头可以追溯到WPS处理的原始土地利用数据。WPS、WRF和MCIP形成了一个数据处理链，每个步骤都对最终的LUFRAC_CRO数据质量有影响

XYL表示包含土地利用类别的三维数据,L是不同土地利用类型。

SOI_CRO和MOSAIC_CRO

SOI_CRO (Soil Cross-point):

这个文件包含土壤湿度和温度的分层信息。它的主要用途包括：

• 影响生物源排放：土壤温度和湿度会影响植被的挥发性有机化合物(VOC)排放。
• 影响干沉降过程：土壤条件会影响某些污染物的干沉降速率。
• 影响光化学反应：土壤条件可能间接影响地表温度，进而影响光化学反应速率。

虽然这个文件是可选的，但在MET_CRO_2D文件中也包含了两层土壤数据的简化版本(只有一个维度，地底1米的数据)。使用SOI_CRO可以提供更详细的土壤垂直分布信息，有助于提高模拟精度。

MOSAIC_CRO (Mosaic Cross-point):

这个文件包含了基于马赛克土地利用分类的地表参数。它的主要用途包括：

• 提供更精细的地表特征：相比传统的主导土地利用类型方法，马赛克方法可以更好地表示混合土地利用情况。
• 改进干沉降模拟：特别是在使用STAGE (Surface Tiled Aerosol and Gaseous Exchange) 沉降模块时，可以更准确地模拟不同地表类型的沉降过程。
• 提高生物源排放估算：不同土地利用类型的精细表示有助于改进生物源VOC排放的估算。

这个文件是可选的，只有在WRF模型中使用Noah Mosaic陆面方案时才会生成。使用MOSAIC_CRO可以显著提高模型对地表过程的表征能力，尤其是在复杂地表条件下。

mcip_bdy.nc和mcip.nc

如果使用netCDF格式的输出文件mcip.nc和mcip_bdy.nc，就不需要独立的气象变量数据了。

mcip_bdy.nc和mcip.nc的生成：

在运行MCIP时，MCIP输出文件格式由MCIP的运行配置文件的IOFORM参数控制。

• 如果IOFORM=1,MCIP将输出传统的GRDDED3和BNDARY3独立文件
• 如果IOFORM=2,MCIP将输出netCDF格式的mcip.nc和mcip_bdy.nc文件

#-----------------------------------------------------------------------
# Choose output format.
#   1 = Models-3 I/O API
#   2 = netCDF
#-----------------------------------------------------------------------

set IOFORM = 1

Emissions Inputs设置

Environment Variable Name for File	File Type	Time-Dependence	Spatial Dimensions	Source	Required
DESID_CTRL_NML	ASCII	n/a	n/a	CMAQ repo	required
DESID_CHEM_CTRL_NML	ASCII	n/a	n/a	CMAQ repo	required
GR_EMIS_XXX*	GRDDED3	Hourly	XYZ	SMOKE	required
STK_GRPS_XXX	GRDDED3	Time-invariant	XY	SMOKE	required
STK_EMIS_XXX	GRDDED3	Hourly	XY	SMOKE	required
NLDN_STRIKES	GRDDED3	Hourly	XY	Must purchase data	optional for including NO from lightning
LTNGPARMS_FILE	GRDDED3	Time-invariant	XY	CMAS	required for including NO from lightning

DESID_CTRL_NML (DESID控制名单文件)

• ASCII格式的控制文件
• 用于设置CMAQ中排放模块的行为
• 包含多个部分:Desid_Options, Area Normalization, Size Distributions, Region Definitions, Stream Family Definitions, 和 Diagnostic Output Options
• 允许用户自定义排放处理方式

DESID_CHEM_CTRL_NML (DESID化学映射控制名单文件)

• ASCII格式,针对特定化学机制
• 包含化学映射表,将排放流中的化学变量链接到CMAQ物种
• 提供缩放能力、地理特异性、粒径分布自定义等功能

GR_EMIS_XXX (网格化排放文件)

• GRDDED3格式,每小时的三维网格化排放数据
• 单位:气态物种(moles/s),气溶胶物种(g/s)
• 可包含垂直分辨的高架源排放
• 文件名中的XXX用于标识不同排放流

STK_GRPS_XXX (烟囱组文件)

• 用于内联排放版本
• 包含高架源的烟囱参数
• 通常由SMOKE的ELEVPOINT程序创建

STK_EMIS_XXX (点源排放文件)

• 用于内联排放版本
• GRDDED3格式,包含高架点源的排放数据
• 排放将通过CCTM中的烟羽上升算法分配到垂直模型层

NLDN_STRIKES (每小时观测闪电击穿数据)

• 用于闪电NOx版本
• 包含每平方公里每小时的闪电次数(LNT变量)
• 用于计算在线NO排放

LTNGPARMS_FILE (闪电参数文件)

• 用于闪电NOx版本
• 包含估算闪电闪烁次数的参数(SLOPE, INTERCEPT等)
• 包含云间和云地闪电比率(ICCG_SUM, ICCG_WIN)
• 包含陆地/水体掩膜(OCNMASK)

SMOKE输出的排放文件形式

1. cmv_c1c2_12 和 cmv_c3_12: 商业海运排放 (Commercial Marine Vessels)
   • c1c2 代表 Category 1 和 Category 2 船舶
   • c3 代表 Category 3 船舶（大型远洋船舶）
2. merged_nobeis_norwc: 合并的排放数据，不包括生物源排放(BEIS)和住宅木材燃烧(RWC)
3. othpt: 其他点源排放
4. ptagfire: 农业燃烧排放
5. ptegu: 电力生产设施排放 (Electric Generating Units)
6. ptfire-rx: 处方燃烧排放 (Prescribed fires)
7. ptfire-wild: 野火排放 (Wildfires)
8. ptfire_othna: 北美其他火灾排放
9. ptnonipm: 非IPM点源排放 (非电力生产设施的大型点源)
10. pt_oilgas: 油气开采相关排放
11. rwc: 住宅木材燃烧排放 (Residential Wood Combustion)

inln和stack的区别

1. inln_mole_ptfire_othna_20180702_12US1_cmaq_cb6ae7_2018gc_cb6_18j.nc:
   • 这个文件包含实际的排放率数据。
   • 它列出了多种化学物种（如CO, NH3, NO, SO2等）的排放率。
   • 单位通常是moles/s（对气体）或g/s（对颗粒物）。
   • 这个文件提供了每个时间步长、每个网格单元的排放量。
2. stack_groups_ptegu_12US1_2018gc_cb6_18j.nc:
   • 这个文件包含点源（在这种情况下是电力生产设施，EGU）的物理特性。
   • 它包括诸如烟囱高度（STKHT）、直径（STKDM）、出口温度（STKTK）、出口速度（STKVE）等信息。
   • 还包括每个点源的位置信息（经度、纬度、网格行列等）。
   • 这些信息用于CMAQ的烟羽上升计算。

这两个文件的不同反映了它们在模型中的不同用途：

• 第一个文件（inln_mole_…）提供了实际的排放量数据，告诉模型在每个时间步长有多少污染物被排放。
• 第二个文件（stack_groups_…）提供了点源的物理特性，这些信息用于计算污染物如何从烟囱释放到大气中，以及它们最初如何分布在垂直方向上。

Gridded Emissions Files、Emission Rates for Inline Point Sources和Time-Independent Stack Parameters for Inline Point Sourcesz和三个文件

  #> Gridded Emissions Files 
  setenv N_EMIS_GR 2
  set EMISfile  = emis_mole_all_${YYYYMMDD}_12NE3_nobeis_norwc_2018gc_cb6_18j.ncf
  setenv GR_EMIS_001 ${EMISpath}/merged_nobeis_norwc/${EMISfile}
  setenv GR_EMIS_LAB_001 GRIDDED_EMIS
  setenv GR_EM_SYM_DATE_001 F # To change default behaviour please see Users Guide for EMIS_SYM_DATE

  set EMISfile  = emis_mole_rwc_${YYYYMMDD}_12NE3_cmaq_cb6ae7_2018gc_cb6_18j.ncf
  setenv GR_EMIS_002 ${EMISpath}/rwc/${EMISfile}
  setenv GR_EMIS_LAB_002 GR_RES_FIRES
  setenv GR_EM_SYM_DATE_002 F # To change default behaviour please see Users Guide for EMIS_SYM_DATE

  #> In-line point emissions configuration
  setenv N_EMIS_PT 10          #> Number of elevated source groups

  set STKCASEG = 12US1_2018gc_cb6_18j              # Stack Group Version Label
  set STKCASEE = 12US1_cmaq_cb6ae7_2018gc_cb6_18j  # Stack Emission Version Label

  # Time-Independent Stack Parameters for Inline Point Sources
  setenv STK_GRPS_001 $IN_PTpath/ptnonipm/stack_groups_ptnonipm_${STKCASEG}.ncf
  setenv STK_GRPS_002 $IN_PTpath/ptegu/stack_groups_ptegu_${STKCASEG}.ncf
  setenv STK_GRPS_003 $IN_PTpath/othpt/stack_groups_othpt_${STKCASEG}.ncf
  setenv STK_GRPS_004 $IN_PTpath/ptagfire/stack_groups_ptagfire_${YYYYMMDD}_${STKCASEG}.ncf
  setenv STK_GRPS_005 $IN_PTpath/ptfire-rx/stack_groups_ptfire-rx_${YYYYMMDD}_${STKCASEG}.ncf
  setenv STK_GRPS_006 $IN_PTpath/ptfire-wild/stack_groups_ptfire-wild_${YYYYMMDD}_${STKCASEG}.ncf
  setenv STK_GRPS_007 $IN_PTpath/ptfire_othna/stack_groups_ptfire_othna_${YYYYMMDD}_${STKCASEG}.ncf
  setenv STK_GRPS_008 $IN_PTpath/pt_oilgas/stack_groups_pt_oilgas_${STKCASEG}.ncf
  setenv STK_GRPS_009 $IN_PTpath/cmv_c3_12/stack_groups_cmv_c3_12_${STKCASEG}.ncf
  setenv STK_GRPS_010 $IN_PTpath/cmv_c1c2_12/stack_groups_cmv_c1c2_12_${STKCASEG}.ncf

  # Emission Rates for Inline Point Sources
  setenv STK_EMIS_001 $IN_PTpath/ptnonipm/inln_mole_ptnonipm_${YYYYMMDD}_${STKCASEE}.ncf
  setenv STK_EMIS_002 $IN_PTpath/ptegu/inln_mole_ptegu_${YYYYMMDD}_${STKCASEE}.ncf
  setenv STK_EMIS_003 $IN_PTpath/othpt/inln_mole_othpt_${YYYYMMDD}_${STKCASEE}.ncf
  setenv STK_EMIS_004 $IN_PTpath/ptagfire/inln_mole_ptagfire_${YYYYMMDD}_${STKCASEE}.ncf
  setenv STK_EMIS_005 $IN_PTpath/ptfire-rx/inln_mole_ptfire-rx_${YYYYMMDD}_${STKCASEE}.ncf
  setenv STK_EMIS_006 $IN_PTpath/ptfire-wild/inln_mole_ptfire-wild_${YYYYMMDD}_${STKCASEE}.ncf
  setenv STK_EMIS_007 $IN_PTpath/ptfire_othna/inln_mole_ptfire_othna_${YYYYMMDD}_${STKCASEE}.ncf
  setenv STK_EMIS_008 $IN_PTpath/pt_oilgas/inln_mole_pt_oilgas_${YYYYMMDD}_${STKCASEE}.ncf
  setenv STK_EMIS_009 $IN_PTpath/cmv_c3_12/inln_mole_cmv_c3_12_${YYYYMMDD}_${STKCASEE}.ncf
  setenv STK_EMIS_010 $IN_PTpath/cmv_c1c2_12/inln_mole_cmv_c1c2_12_${YYYYMMDD}_${STKCASEE}.ncf

  # Label Each Emissions Stream
  setenv STK_EMIS_LAB_001 PT_NONEGU
  setenv STK_EMIS_LAB_002 PT_EGU
  setenv STK_EMIS_LAB_003 PT_OTHER
  setenv STK_EMIS_LAB_004 PT_AGFIRES
  setenv STK_EMIS_LAB_005 PT_RXFIRES
  setenv STK_EMIS_LAB_006 PT_WILDFIRES
  setenv STK_EMIS_LAB_007 PT_OTHFIRES
  setenv STK_EMIS_LAB_008 PT_OILGAS
  setenv STK_EMIS_LAB_009 PT_CMV_C3
  setenv STK_EMIS_LAB_010 PT_CMV_C1C2

  # Allow CMAQ to Use Point Source files with dates that do not
  # match the internal model date
  # To change default behaviour please see Users Guide for EMIS_SYM_DATE
  setenv STK_EM_SYM_DATE_001 F
  setenv STK_EM_SYM_DATE_002 F
  setenv STK_EM_SYM_DATE_003 F
  setenv STK_EM_SYM_DATE_004 F
  setenv STK_EM_SYM_DATE_005 F
  setenv STK_EM_SYM_DATE_006 F
  setenv STK_EM_SYM_DATE_007 F
  setenv STK_EM_SYM_DATE_008 F

1. Gridded Emissions Files（网格化排放文件）:
   • 这些是覆盖整个模拟域的二维网格化排放数据。
   • 例子中，有两个网格化排放文件（N_EMIS_GR = 2）。
   • 这些通常包括面源排放和一些低高度的排放源。
2. Emission Rates for Inline Point Sources（在线点源排放率）:
   • 这些是针对特定点源的排放数据。
   • 有10个点源组（N_EMIS_PT = 10）。
   • 这些文件包含每个点源的排放率信息。
3. Time-Independent Stack Parameters for Inline Point Sources（在线点源的时间无关烟囱参数）:
   • 这些文件包含点源的物理特征信息，如烟囱高度、直径、排放速度等。
   • 这些参数通常是固定的，不随时间变化。

关系：

1. 互补性：这三种数据类型共同构成了完整的排放清单。网格化排放覆盖了广泛的面源和小型排放源，而点源排放则专门处理大型、离散的排放源。
2. 空间表示：网格化排放以二维网格的形式表示，而点源排放则以具体的地理位置和高度表示。
3. 模型处理：CMAQ模型会分别读取和处理这些不同类型的排放数据。网格化排放直接添加到相应的网格单元，而点源排放则需要考虑烟囱参数进行垂直分配。
4. 时间分辨率：从文件名中的${YYYYMMDD}可以看出，这些文件通常是按日期组织的，允许排放随时间变化。
5. 源类别区分：不同的文件代表不同类型的排放源（如发电厂、野火、商业海运等），允许对不同源类别进行单独的处理和分析。
6. Emission Rates for Inline Point Sources 和 Time-Independent Stack Parameters for Inline Point Sources 的关系：
   • Emission Rates 文件包含点源的排放率信息，如每小时或每天的污染物排放量。这些数据可能随时间变化。
   • Stack Parameters 文件包含点源的物理特征，如烟囱高度、直径、排气速度和温度等。这些参数通常不随时间变化。
   • 关系：这两种文件是配套使用的。CMAQ模型需要同时使用排放率和烟囱参数来准确模拟点源排放的扩散过程。排放率告诉模型"排放了多少"，而烟囱参数告诉模型"如何排放"。

总之，这三种类型的排放数据共同提供了一个全面的排放清单，使CMAQ能够准确模拟各种排放源对大气质量的影响。网格化排放提供了背景排放，而点源排放和烟囱参数则允许更精确地模拟大型点源的影响。

变量名	概念	意义
STK_EM_SYM_DATE_001	排放文件日期匹配控制	控制CMAQ是否允许使用与模型内部日期不匹配的点源排放文件。设置为F时，要求严格匹配；设置为T时，允许使用最接近的可用日期文件。
STK_EMIS_LAB_001	排放源标签	为特定类型的点源排放提供唯一标识符。用于在模型输出、分析和排放控制中区分不同类型的排放源。
STK_EMIS_001	排放率文件路径	指定包含特定类型点源排放率数据的文件路径。这些文件包含了污染物的实际排放量信息。
STK_GRPS_001	烟囱参数文件路径	指定包含特定类型点源烟囱物理特征数据的文件路径。这些参数包括烟囱高度、直径、排放速度和温度等。

补充说明：

1. STK_GRPS_001（烟囱参数文件）与STK_EMIS_001（排放率文件）是配套使用的。它们共同提供了完整模拟点源排放所需的信息。
2. 烟囱参数文件（STK_GRPS_001）包含的信息对于准确模拟污染物的垂直分布和扩散至关重要。这些参数影响排放物如何进入和分布在大气中。
3. 通常，STK_GRPS_001中的参数是相对稳定的，不会随时间频繁变化，而STK_EMIS_001中的排放率可能会有日变化或季节变化。
4. 这四个变量（STK_EM_SYM_DATE_001, STK_EMIS_LAB_001, STK_EMIS_001, STK_GRPS_001）共同构成了CMAQ处理点源排放的完整框架，确保模型能够准确地模拟不同类型点源的排放特征和影响。
5. "001"表示这些变量属于同一组点源数据。在实际应用中，可能会有多组这样的设置（如001到010），每组对应一种特定类型的点源。

这种设计使CMAQ能够灵活且精确地处理各种类型的点源排放，同时保持了数据的组织性和可追踪性。

各类排放源

文件名/变量名	类型	用途	主要内容
DESID_Ctrl_nml	控制名单文件	控制DESID模块的行为	包含排放处理选项、区域定义、流家族定义等
DESID_Chem_Ctrl_nml	化学映射控制名单	定义排放物种到CMAQ物种的映射	包含化学映射表,支持缩放和地理特异性
GR_EMIS_XXX	网格化排放文件	提供网格化的排放数据	包含每个网格单元的主要污染物排放率
STK_GRPS_XXX	烟囱参数文件	提供点源的物理特征	包含烟囱高度、直径等参数
STK_EMIS_XXX	点源排放文件	提供高架点源的排放数据	包含需要进行烟羽上升计算的点源排放
NLDN_STRIKES	闪电观测数据	用于在线计算闪电NOx排放	包含每小时每平方公里的闪电次数
LTNGPARMS_FILE	闪电参数文件	用于在线计算闪电NOx排放	包含估算闪电次数的参数和比例

补充说明:

1. XXX在文件名中表示不同的排放流或源类型的标识符。
2. DESID (Detailed Emissions Scaling, Isolation and Diagnostics) 模块提供了全面的排放自定义和透明度。
3. 网格化排放文件 (GR_EMIS_XXX) 可以包含2D或3D数据,后者用于表示垂直分布的排放。
4. 点源排放文件 (STK_EMIS_XXX) 与烟囱参数文件 (STK_GRPS_XXX) 配套使用,用于模拟高架点源。
5. 闪电相关文件用于CMAQ的在线闪电NOx排放计算模块。

这些文件共同构成了CMAQ模拟大气化学和传输过程所需的详细排放输入数据集。

Biogenic and Land Surface Inputs

OCEAN_1

Environment Variable Name for File	File Type	Time-Dependence	Spatial Dimensions	Source	Required
OCEAN_1	GRDDED3	Time-invariant	XY	Spatial Allocator and a Python-based tool	required for running CMAQ with sea-spray aerosol, halogen or DMS chemistry

OCEAN_1: 这是一个时间不变的网格化数据,包含海洋相关信息。它对于模拟海盐气溶胶、卤素或二甲基硫(DMS)化学反应是必需的。

制作方法：https://github.com/USEPA/CMAQ/blob/main/DOCS/Users_Guide/Tutorials/CMAQ_UG_tutorial_oceanfile.md

如果模拟域不包含任何海岸区域，可以选择不使用OCEAN文件。在运行脚本中设置"CTM_OCEAN_CHEM"为"N"或"F"。

BEIS设置

Environment Variable Name for File	File Type	Time-Dependence	Spatial Dimensions	Source	Required
GSPRO	ASCII	Time-invariant	N/a	CMAQ repo	required for running CMAQ with online BEIS biogenics
BEIS_NORM_EMIS	GRDDED3	Time-invariant	XY	SMOKE	required for running CMAQ with online BEIS biogenics

GSPRO: 这是一个ASCII格式的时间不变数据,包含物种配置信息。对于使用在线BEIS生物源排放模块运行CMAQ是必需的。

BEIS_NORM_EMIS: 这是一个时间不变的网格化数据,包含标准化的BEIS生物源排放。同样对于使用在线BEIS生物源排放模块运行CMAQ是必需的。

当然，也可以关闭BEIS模型。

BEIS都内嵌在CMAQ模型中，在运行脚本中开启：

setenv CTM_BIOGEMIS_BE Y     #> calculate in-line biogenic emissions with BEIS [ default: N ]

他们的代码位置为：

soft_compile/CMAQ_54/CCTM/src/biog/beis4

MEGAN设置

Environment Variable Name for File	File Type	Time-Dependence	Spatial Dimensions	Source	Required
MEGAN_CTS	GRDDED3	Time-invariant	XYZ	MEGAN preprocessor	required for running CMAQ with online MEGAN biogenics
MEGAN_LDF	GRDDED3	Time-invariant	XY	MEGAN preprocessor	required for running CMAQ with online MEGAN biogenics
MEGAN_EFS	GRDDED3	Time-invariant	XY	MEGAN preprocessor	required for running CMAQ with online MEGAN biogenics
MEGAN_LAI	GRDDED3	Time-invariant	XY	MEGAN preprocessor	optional for running CMAQ with online MEGAN biogenics

MEGAN_CTS (植被类型)

• 文件格式：I/O API GRDDED3
• 生成工具：MEGAN预处理器
• 内容：包含6种植被类型的植冠分数信息
• 数据变量：CTS，无量纲，范围0-100
• 植被类型：针叶树、热带森林树木、温带阔叶树、灌木、草本植物和农作物
• 用途：仅用于CCTM在线MEGAN生物源排放版本

MEGAN_LDF (光依赖性)

• 文件格式：I/O API GRDDED3
• 生成工具：MEGAN预处理器
• 内容：包含4种（在MEGAN模拟的19种化学物种中）的光依赖分数
• 数据特征：无量纲
• 用途：仅用于CCTM在线MEGAN生物源排放版本

MEGAN_EFS (排放因子)

• 文件格式：I/O API GRDDED3
• 生成工具：MEGAN预处理器
• 内容：包含MEGAN模拟的19种化学物种的排放因子
• 用途：仅用于CCTM在线MEGAN生物源排放版本

MEGAN_LAI (叶面积指数)

• 文件格式：I/O API GRDDED3
• 生成工具：MEGAN预处理器
• 内容：包含叶面积指数(LAI)数据
• 特点：这个LAI数据独立于CMAQ其他模块使用的LAI值
• 使用选项：
  • 默认情况下MEGAN使用此文件的LAI数据
  • 用户可通过设置环境变量USE_MEGAN_LAI为N，选择使用从MCIP文件读取的LAI值
• 用途：仅用于CCTM在线MEGAN生物源排放版本

所有这些文件都是由MEGAN预处理器创建的，专门用于CMAQ的在线MEGAN生物源排放模块。它们提供了详细的植被分布、光响应、排放强度和叶面积等关键参数，对于准确模拟生物源排放至关重要。

NH3设置

Environment Variable Name for File	File Type	Time-Dependence	Spatial Dimensions	Source	Required
E2C_LU	GRDDED3	Time-invariant	XY	EPIC	required for running CMAQ with bidirectional NH3
E2C_SOIL	GRDDED3	Time-invariant	XY	EPIC	required for running CMAQ with bidirectional NH3
E2C_CHEM	GRDDED3	Daily	XY	EPIC	required for running CMAQ with bidirectional NH3

这几个是非必须选项，用来做双向NH3通量的。通过环境变量设置。

setenv CTM_ABFLUX Y 

当CTM_ABFLUX设置为Y时,表示CMAQ将使用双向NH3通量模块来计算NH3在大气和陆地生态系统之间的双向交换过程,包括排放、沉积和再释放。这种方法可以更准确地模拟NH3在大气中的浓度和传输,特别是在农业活动频繁的地区。

输出文件

CMAQ的输出文件有非常多。

根据官网的描述（https://github.com/USEPA/CMAQ/blob/main/DOCS/Users_Guide/CMAQ_UG_ch07_model_outputs.md#aconc），CMAQ的输出文件如下所示：

标准输出文件

文件名	文件类型	时间依赖性	空间维度	描述
LOGS	ASCII	n/a	n/a	模型运行的标准输出和错误信息
CCTM_CONC	GRDDED3	每小时瞬时值	XYZ	每个输出时间步结束时的瞬时浓度值
CCTM_ACONC	GRDDED3	每小时平均值	XYZ	每个模拟小时的平均浓度值。
CCTM_ELMO	GRDDED3	每小时瞬时值	XYZ	用户指定变量在输出时间步末的瞬时信息，如PM2.5和PM10的总质量等
CCTM_AELMO	GRDDED3	每小时平均值	XYZ	用户指定变量在上一输出时间步积分的平均信息
CCTM_DRYDEP	GRDDED3	每小时累积值	XY	所选模型物种的每小时累积干沉降通量
CCTM_WETDEP1	GRDDED3	每小时累积值	XY	所选模型物种的每小时累积湿沉降通量

重启文件

文件名	文件类型	时间依赖性	空间维度	描述
CCTM_CGRID	GRDDED3	每小时瞬时值	XYZ	每个模拟周期末的气相物种混合比和气溶胶物种浓度，用于重启CCTM
CCTM_MEDIA	GRDDED3	每小时瞬时值	XY	土壤NH4+浓度和pH值，和/或土壤、植被和水体中的Hg浓度，用于双向模拟
CCTM_BSOILOUT	GRDDED3	n/a	XY	当使用BEIS在线生物源排放模块(CTM_BIOGEMIS_BE=Y)时,该文件包含了每小时总降雨量信息,用于计算土壤NO排放。
CCTM_MSOILOUT	GRDDED3	n/a	XY	与BEIS类似,当使用MEGAN在线生物源排放模块(CTM_BIOGEMIS_MG=Y)时,MEGAN_SOILOUT文件包含了计算土壤NO排放所需的降雨量信息。
CCTM_BDSNPOUT	GRDDED3	n/a	XY	当同时设置CTM_BIOGEMIS_MG和BDSNP_MEGAN为Y时,需要该文件,因为BDSNP土壤NO模型需要前一天的气象条件和氮沉降储量信息。输出文件在模拟日结束时创建,文件名由环境变量BDSNPOUT定义。前一天的输入文件由环境变量BDSNPINP定义。

诊断和分析文件

文件名	文件类型	时间依赖性	空间维度	描述
CCTM_B3GTS_S	GRDDED3	每小时瞬时值	XY	CCTM在线计算的每小时总生物源排放量
CCTM_BUDGET	ASCII	每小时瞬时值	全域	每个输出时间步用户指定物种的全域变化
CCTM_DEPV	GRDDED3	每小时瞬时值	XY	每个化学物种在最后一个时间步计算的沉积速度
CCTM_DUSTEMIS	GRDDED3	每小时瞬时值	XY	CCTM在线计算的沙尘排放量
CCTM_LTNGHRLY	GRDDED3	每小时瞬时值	XYZ	CCTM在线计算的每小时闪电NO排放量
CCTM_LTNGCOL	GRDDED3	每小时瞬时值	XY	CCTM在线计算的每小时总柱闪电NO排放量
CCTM_PHOTDIAG1	GRDDED3	每小时瞬时值	XY	光解计算的一般摘要信息，包括地表反照率、光解速率和通量值
CCTM_PHOTDIAG2	GRDDED3	每小时瞬时值	XYZ	CCTM在线计算的光解速率
CCTM_PHOTDIAG3	GRDDED3	每小时瞬时值	XYZ	CCTM在线进行的光解速率计算的详细输入和结果
CCTM_SSEMIS	GRDDED3	每小时瞬时值	XY	计算的海盐排放量
CCTM_WETDEP2	GRDDED3	每小时累积值	XY	选定模型物种的每小时对流尺度湿沉降累积通量和一些云诊断变量
CCTM_VEXT	GRDDED3	每小时瞬时值	WZ	在VERTEXT_COORD_PATH文件中指定的纬度/经度坐标处的多种化学物种浓度垂直廓线

注：

(1)XYZ分别表示沿X轴、Y轴和垂直方向的维度，W表示非垂直维度，如土地利用分数、垂直提取点的数量等。

(2)一般来说，我们只需要标准输出的那7个文件。

遇到的bug解决

（1）使用的ifort编译器，而超算平台是AMD的处理器

报错代码：

Please verify that both the operating system and the processor support Intel(R) X87, CMOV, MMX, FXSAVE, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4_1, SSE4_2, POPCNT and AVX instructions.

解决办法：

经过查询，是因为：我使用的超算平台是基于AMD自研的CPU，不支持-xHost，而我的icon是通过ifort编译的，只用了-xHost，因此不兼容。

（1）通过命令

grep -i xhost * -r

grep: 这是一个强大的文本搜索工具，用于在文件中搜索指定的模式。

-i: 这个选项表示忽略大小写（case-insensitive）。这意味着搜索会匹配 “xhost”、“Xhost”、“XHOST” 等各种大小写形式。

xhost: 这是要搜索的文本模式。在这个例子中，grep 会搜索 “xhost” 的行（忽略大小写）。

*: 这是一个通配符，表示当前目录下的所有文件。

-r: 这个选项表示递归搜索（recursive）。它会搜索当前目录及其所有子目录。

去找到使用xhost命令的编译文件

（2）重新编译，我将我的编译代码从：

set FSTD       = "${myFSTD}"

改为了

set FSTD       = "-O3 -fno-alias -mp1 -fp-model source -ftz -simd -align all -march=core-avx2 -vec-guard-write -unroll-aggressive"

注：如果还是不行，兼容不了，就用：

set FSTD       = "-O3 -fno-alias -mp1 -fp-model source -ftz -simd -align all -march=core-avx -vec-guard-write -unroll-aggressive"

甚至更保守的：

set FSTD       = "-O3 -fno-alias -mp1 -fp-model source -ftz -simd -align all -msse4.2 -vec-guard-write -unroll-aggressive"

编译完就可以成功运行了。

说明：

-xHost:这是Intel编译器特有的选项。它会自动检测当前编译机器的CPU，并为该特定CPU生成最优化的代码。优点：可以充分利用编译机器CPU的所有特性。缺点：生成的可执行文件可能无法在不同架构的CPU上运行，或运行效率降低。

-march=core-avx2:这是一个更通用的选项，被多种编译器支持（如GCC、Clang和Intel编译器）。它指定了目标架构为支持AVX2指令集的CPU。优点：生成的可执行文件可以在所有支持AVX2的CPU上运行，提供了更好的可移植性。缺点：可能无法利用编译机器CPU的一些特殊优化或更新的指令集。

如果再到AMD平台编译软件，而且使用的ifort，可以使用-march=core-avx2提高兼容性。

当然，还有个办法就是，都使用GCC编译器。GCC一般和cpu的编译器都没有关系。

重要名词解释

MEGAN模型

MEGAN (Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature) 是一个用于估算生物源挥发性有机物 (BVOC)、一氧化氮 (NO) 和其他痕量气体排放的模型。MEGAN考虑了更多的植被类型和排放过程,如土壤NOx排放和植被冠层储存等。与BEIS类似,MEGAN也可以作为CMAQ的在线排放模块,也可以离线运行。

BEIS模型

基于植被类型、叶面积指数(LAI)、温度和光照等环境条件,计算生物源排放量。BEIS可以作为CMAQ模型的在线生物源排放计算模块,也可以离线运行生成排放量数据。

MEGAN和BEIS都内嵌在CMAQ模型中，在运行脚本中开启：

setenv CTM_BIOGEMIS_BE Y     #> calculate in-line biogenic emissions with BEIS [ default: N ]
setenv CTM_BIOGEMIS_MG N     #> turns on MEGAN biogenic emission [ default: N ]
setenv BDSNP_MEGAN N         #> turns on BDSNP soil NO emissions [ default: N ]

他们的代码位置为：

soft_compile/CMAQ_54/CCTM/src/biog/megan3
soft_compile/CMAQ_54/CCTM/src/biog/beis4

BEIS_NORM_EMIS和MEGAN相关的输入文件都不是运行CMAQ模型所必需的，但也需要预先准备好完整、准确的生物源排放数据。

生物源排放是指来自自然界的各种挥发性有机物(VOCs)、氮氧化物(NOx)和其他痕量气体的排放。这些物质主要来自植被(如森林、农作物和草地)以及土壤,其排放量受温度、光照、湿度和植被类型等因素的影响。生物源排放数据描述了这些物质在不同时间和地点的排放强度和空间分布。

SMOKE模型

SMOKE是一个综合性的排放处理系统,用于为空气质量模型准备人为源和生物源排放数据。SMOKE可以处理点源、面源、移动源和生物源等多种类型的排放源。对于生物源排放,SMOKE可以使用BEIS或MEGAN模型生成排放量数据。SMOKE的主要功能包括排放量的时空分配、化学物种转换、排放控制和质量保证等。SMOKE处理后的排放数据可以直接输入CMAQ等空气质量模型。

ASCII、GRDDED3和BNDARY3格式数据

ASCII

• 定义：ASCII（American Standard Code for Information Interchange）是一种字符编码标准，用于表示文本数据。
• 特点：文件通常以文本格式存储，可以通过简单的文本编辑器查看和编辑。数据以行和列的格式组织，通常易于理解和处理。
• 用途：在CMAQ中，ASCII文件常用于存储简单的输入数据，如气象数据、排放源数据等。

GRDDED3

• 定义：GRDDED3是一种特定的文件格式，用于描述CMAQ模型的网格定义。
• 特点：此格式包含了网格的空间结构和相关的地理信息，通常是二进制格式，旨在提高读取效率。
• 用途：GRDDED3文件用于定义模型计算区域的网格，包括网格的分辨率和坐标信息。

BNDARY3

• 定义：BNDARY3文件用于边界条件的定义。
• 特点：同样是特定的二进制格式，包含了模型应用区域的边界条件数据。
• 用途：这些文件提供了外部环境的输入数据，如来自邻近区域的气象和空气质量数据，确保模型的连续性和准确性。

区别与联系

• 格式与存储：
  • ASCII是文本格式，易于阅读和编辑；GRDDED3和BNDARY3是二进制格式，通常更高效但不易直接查看。
• 用途：
  • ASCII主要用于简单的输入数据；GRDDED3用于网格定义；BNDARY3则用于边界条件的数据输入。
• 联系：
  • 所有这些文件都是CMAQ模型运行所必需的输入文件，彼此之间相辅相成，共同构成了模型的输入数据体系。

CMAQ Windowing功能

CMAQ模型的"窗口化"（Windowing）功能。这个功能允许用户使用覆盖范围更大的输入文件，而不必严格匹配模拟域的大小。

1. 基本假设：
   所有输入文件必须使用相同的投影和网格分辨率。
2. 输入文件范围：
   输入文件可以覆盖比实际模拟域更大的地理范围，但必须完全包含模拟域。
3. “适当的超集”（Proper superset）：
   模拟域必须至少比输入网格在所有边界小一个网格单元。这确保了模拟域完全被输入数据覆盖。
4. 例外情况：
   化学边界条件文件（BCFILE）不适用于这个功能。它必须使用BCON程序为特定的模拟域创建。
5. 气象数据：
   这个功能适用于气象数据文件。在这种情况下，METBDY3D文件不会被使用，相关的边界信息将直接从METCRO3D文件中提取。
6. 点源文件：
   对于点源文件，CMAQ已经能够判断特定点源是否在模拟域内，只要这些文件使用相同的投影。

各类陆地表面模型

英文名	中文名	模型特点
Thermal Diffusion Scheme	热扩散方案	- 最简单的方案 - 只考虑土壤温度的热传导 - 不模拟土壤水分和植被过程 - 计算效率高，适合短期预报
Unified Noah Land-Surface Model	统一Noah陆面模型	- 中等复杂度 - 模拟土壤温度、水分、积雪和植被过程 - 通常使用4层土壤 - 平衡了复杂性和计算效率 - 广泛应用于中尺度气象模拟
RUC Land-Surface Model	RUC陆面模型	- 源自快速更新循环模型 - 更详细的土壤和积雪表示（通常6层土壤） - 适合高分辨率和短期预报 - 改进了边界层过程模拟
Noah-MP Land-Surface Model	Noah-MP陆面模型	- Noah模型的多物理过程版本 - 提供多种物理过程选项 - 更详细的植被和水文过程 - 适合长期气候模拟和复杂地表过程研究 - 在空气质量模拟中表现良好
Community Land Model (CLM4)	社区陆面模型	- 非常复杂的陆面过程表示 - 详细模拟生物地球化学循环 - 适合全球气候模拟和地球系统模型 - 包含详细的碳循环过程
Community Terrestrial Systems Model (CTSM)	社区陆地系统模型	- CLM的最新版本 - 更全面的陆地过程表示，包括人类活动影响 - 适合高级地球系统模拟 - 整合了多个子模型，如城市模型、作物模型等
Pleim-Xiu LSM	Pleim-Xiu陆面模型	- 专为空气质量应用设计 - 强调间接数据同化能力 - 与CMAQ模型配合良好 - 改进了边界层和地表通量模拟
Simplified Simple Biosphere Model (SSiB)	简化的简单生物圈模型	- 聚焦于植被-大气相互作用 - 详细的植被物理学 - 适合研究植被对气候的影响 - 强调生物物理过程

光依赖分数

光依赖分数（Light Dependence Fraction）是MEGAN模型中用于描述植物排放对光照响应程度的参数。这个概念基于以下事实：

1. 植物的某些挥发性有机化合物（VOCs）排放强烈依赖于光照强度，如异戊二烯。
2. 而其他一些VOCs的排放主要受温度影响，对光照的依赖性较小，如某些萜烯类物质。

光依赖分数具体表示：

• 范围从0到1的无量纲值。
• 0表示该化学物种的排放完全不依赖光照（仅受温度影响）。
• 1表示该化学物种的排放完全依赖光照。
• 中间值表示部分依赖光照。

MEGAN_LDF文件中包含了4种化学物种的光依赖分数，这可能是因为：

1. 这4种物种的光依赖特性最为显著或重要。
2. 其他物种可能使用默认值或通过其他方式计算。

在MEGAN模型中，这个参数用于调整日间和夜间的排放估算：

• 高光依赖分数的物种在夜间排放会大幅减少。
• 低光依赖分数的物种在日夜间排放差异较小。

这个参数帮助MEGAN更准确地模拟不同VOCs在不同光照条件下的排放变化，从而提高CMAQ模型对生物源排放的整体模拟精度。

排放的inline

"Inline"的含义：

• 在CMAQ中，"inline"指的是一种处理点源排放的方法。
• 传统方法：预先处理排放数据，将其垂直分配到模型层。
• Inline方法：
  • CMAQ在运行时直接读取原始的点源数据（stack参数和排放率）
  • 根据当前的气象条件实时计算烟羽上升和垂直分布
  • 这种方法可以更准确地模拟点源排放的影响，因为它考虑了瞬时的气象条件

烟羽上升

烟羽上升（Plume Rise）是描述从烟囱或其他点源排放的污染物如何在大气中垂直上升的过程。这是大气污染模型中的一个重要概念，特别是在处理工业烟囱、发电厂等大型点源排放时。让我详细解释一下：

1. 定义：
   烟羽上升是指排放的气体和颗粒物由于其初始动量和浮力而在垂直方向上升的现象。
2. 影响因素：
   • 排放源特性：烟囱高度、出口直径、排放速度、排放温度
   • 环境条件：环境温度、风速、大气稳定度
3. 重要性：
   • 决定污染物的初始扩散高度
   • 影响污染物的传输距离和扩散范围
   • 对地面浓度有显著影响
4. 计算过程：
   • 使用经验公式或物理模型
   • 考虑动量上升和热力上升
   • 计算最终的有效烟囱高度（物理高度 + 上升高度）
5. 在CMAQ中的应用：
   • CMAQ使用内联方法实时计算烟羽上升
   • 结合stack文件中的静态参数和当前气象条件
   • 更准确地模拟点源排放的垂直分布

理解烟羽上升对于准确模拟点源排放的影响至关重要。它决定了污染物在大气中的初始分布，进而影响整个区域的空气质量模拟结果。CMAQ通过内联处理方法，能够更精确地考虑这一过程，提高模型的整体性能。

Species(化学物种)

Surrogate(排放源中的化学物种)

CTM_CONC_SPCS（Concentration Species）

这是用于指定CMAQ输出浓度文件中包含哪些化学物种的选项。它并不直接与排放输入有关。

CTM_CONC_FAC（Concentration Factors）

这是用于设置浓度输出的单位转换因子的选项。同样，它也不直接与排放输入相关。