موضوع مقاله: مدل شبیه سازی فیزیک و شیمی اتمسفر CHIMERE | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # مدل شبیه سازی فیزیک و شیمی اتمسفر CHIMERE | مقدمه: این مدل یک مجموعه کد کامپیوتری است که گروهی از معادلات را گرد هم می‌آورد که می توانند انتقالات و واکنش های شیمیایی آلاینده های شیمیایی موجود در اتمسفر را شبیه سازی کنند و امکان کمی‌سازی تکامل توده‌ای از آلاینده‌ها را به عنوان تابعی از زمان در مناطق مختلف (از شهر تا قاره‌) فراهم می‌کند. | ## بخش 1: مدل شبیه سازی فیزیک و شیمی اتمسفر CHIMERE | با استفاده از داده های هواشناسی و شار انتشارات مختلف به اتمسفر، CHIMERE امکان محاسبه میدان های سه بعدی غلظت آلاینده ها در جو را فراهم می سازد. با توجه به داده های ورودی استفاده شده و تعداد معادلات حل شده و فیزیکوشیمی استفاده شده در این مدل، CHIMERE یک مدل در مقیاس متوسط محسوب می شود که قادر به شبیه سازی تروپوسفر (از سطح زمین تا حدود یا ارتفاع ) است. رزولوشن افقی مدل می تواند به صورت اختیاری بین 1 تا انتخاب شود، بدین معنی که مدل توانایی شبیه سازی در سطح شهر تا نیمکره را دارد. آلاینده های شبیه سازی شده آلاینده ها مولکول های گازی یا ذرات معلق هستند که در جو زمین به فراوانی وجود دارند. در صورتی که غلظت آنها از آستانه خاصی بالاتر باشد، حضور آنها در هوا می تواند برای سلامتی مضر باشد. این آستانه ها برای هر آلاینده متفاوت است و مقدار آنها در نزدیکی سطح زمین هر ساعت بررسی می شود. کاربردهای ممکن این مدل عددی می تواند کاربردهای مختلفی داشته باشد: تجزیه و تحلیل اپیزودهای آلودگی هوای گذشته، مقایسه اندازه‌گیری‌های موجود و نتایج مدل: این روش به ما اجازه می دهد که خروجی مدل را نسبت به مشاهدات موجود بسنجیم و ضعف های آن را مشخص کنیم، دانستن این ضعف ها به ما نشان می دهد چه قسمتی از مدل نیاز به بهبود دارد. بررسی سناریوهای مختلف: در این کاربرد، ابتدا یک شبیه سازی عادی انجام می شود، سپس به عنوان مثال انتشارات حاصل از فعالیت های انسانی کاهش یا افزایش داده می شود. | ## بخش 2: مدل شبیه سازی فیزیک و شیمی اتمسفر CHIMERE | این امر امکان کمی سازی سود حاصل از کاهش این انتشارات، و یا برعکس تخمین خسارت ناشی از افزایش مستمر و آتی این انتشارات را ممکن می سازد. این مدل توسط تعداد زیادی از آژانس های نظارت بر کیفیت هوا در اروپا استفاده می شود. اصول و پایه مدل مدل CHIMERE از سه قسمت اصلی تشکیل شده است: مرحله آماده سازی داده ها (پیش پردازش) که براس شروع شبیه سازی ضروریست، مدل برای محاسبه غلظت های جوی و فاز بهره برداری از نتایج. پیش پردازش: قسمت پیش پردازش شامل آماده سازی اطلاعات لازم برای یک مدل شیمی اتمسفری در طول شبیه سازی است (چند روز یا هفته با یک مرحله زمانی چند ثانیه محاسبه می شود): اطلاعات هواشناسی و انتشارات به اتمسفز. اطلاعات دیگری که در این مرحله آماده سازی می شوند شامل شرایط اولیه و مرزی (غلظت اولیه آلاینده های شیمیایی) و شرایط جغرافیایی (انواع خاک و سطح، پوشش گیاهی) می باشد. مدل CHIMERE پس از خواندن تمام داده های ورودی، سیستم های معادلات دیفرانسیل شامل تمام واکنش های شیمیایی (با گونه های شیمیایی که از چند میکروثانیه تا چند روز طول عمر در اتمسفر دارند) در زمان و مکان به صورت عددی حل می شوند. در عین حال، حمل و نقل (فرار و جابجایی)، انتقال در جریانات هوایی، انتشارات و رسوبات خشک و مرطوب در نظر گرفته می شوند که باعث افزایش یا کاهش غلظت آلاینده های هوا می شوند. میدان های غلظت خروجی مدل در هزاران نقطه و ساعت به ساعت اطلاعات زیادی را شامل می شوند که اغلب نمی توان مستقیماً از آنها نتیجه گیری کرد. | ## بخش 3: مدل شبیه سازی فیزیک و شیمی اتمسفر CHIMERE | این مرحله امکان محاسبه اطلاعات آماری (در مقایسه با ایستگاه های مشاهدات سطحی، برای تعیین دقت محاسبات مدل در مقابل مشاهدات)، نقشه های سنتز شده (به عنوان مثال حداکثر ازون یا ذرات معلق در طول یک روز) را می دهد. تحقیقات فعلی با مدل مدل CHIMERE در حال توسعه مداوم است و نسخه جدیدی از کد سالی یک بار در دسترس کاربران قرار می گیرد . در حالی که شبیه سازی گازها در مدل های منطقه ای به طور به نسبت دقیق انجام می شود، ابهامات زیادی در مدل‌سازی ذرات معلق وجود دارد. ذرات معلق می توانند منشأها (ذرات انسانی و شهری، ذرات احتراق آتش، یا ذرات معدنی) و طول عمر متفاوتی داشته باشند که مدل‌سازی دقیق آنها را پیچیده می‌کند. تحقیقات کنونی به تأثیرات بر سلامتی، از جمله طراحی مدل‌های مواجهه جمعیت انسانی با آلاینده‌های مختلف، و همچنین بررسی ذرات جدیدی که باید در نظر گرفته شوند (مانند گرده‌ها که بسیار حساسیت‌زا هستند) می‌پردازند. تا همین اواخر، این نوع مدل فقط در حالت "آفلاین" قابل استفاده بود، بدین معنی که داده های هواشناسی از قبل محاسبه و سپس برای محاسبه آلاینده های شیمیایی و انتقال آلاینده ها استفاده می شد. | ## جمع‌بندی | در آخرین نسخه مدل، 2020 ، بازخوردهای بین متغیرهای هواشناسی و آلاینده های شیمیایی برای محاسبه واقع بینانه تر تأثیر تشعشعی ذرات معلق در هوا (اثرات مستقیم) و تشکیل ابر (اثرات غیر مستقیم) نیز در نظر گرفته می شوند.