Mejoras en la simulación de la concentración de CO atmosférico urbano mediante el acoplamiento con la altura de emisión y las variaciones dinámicas de la capa límite en el modelo WRF-STILT
Autores: Peng, Yiyi; Hu, Cheng; Ai, Xinyue; Li, Yuanyuan; Gao, Leyun; Liu, Huili; Zhang, Junqing; Xiao, Wei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Mejoras en la simulación de la concentración de CO atmosférico urbano mediante el acoplamiento con la altura de emisión y las variaciones dinámicas de la capa límite en el modelo WRF-STILT
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Ciudades
Emisiones de CO antropogénicas
Observaciones atmosféricas de CO basadas en torres
Simulaciones
Concentración de CO nocturna
Emisiones.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
Aunque las ciudades solo representan el 3% de la superficie terrestre global, han contribuido desproporcionadamente con el 70% de las emisiones de CO antropogénico; el principal problema al estimar las emisiones de CO antropogénico en áreas urbanas es su gran incertidumbre. Las observaciones atmosféricas de CO basadas en torres y las simulaciones en áreas urbanas se han utilizado frecuentemente como un enfoque independiente para restringir y evaluar las emisiones de gases de efecto invernadero desde escalas de ciudad hasta regionales, donde solo se utilizan observaciones y simulaciones de CO durante el día, considerando el consenso de que el gran sesgo en la simulación de las alturas de la capa límite planetaria nocturna (PBLH) y la concentración de CO atmosférico causará sobreestimaciones/subestimaciones en las inversiones de emisiones de CO. La estrategia anterior de utilizar solo observaciones diurnas hace que el número de observaciones de concentración disponibles disminuya considerablemente, incluso con el hecho de que las observaciones atmosféricas de CO basadas en torres están escasamente distribuidas y realizadas. Aquí, para resolver el problema del gran sesgo en las simulaciones de CO nocturno, realizamos cuatro meses de observaciones atmosféricas de CO desde enero hasta abril de 2019, y propusimos un enfoque al acoplar las alturas de emisión con las variaciones dinámicas de PBLH en un modelo WRF-STILT. Encontramos (1) que la sobreestimación de la concentración de CO simulada durante la noche disminuyó en 5-10 ppm, especialmente entre las 0:00 y las 7:00. (2) Las estadísticas para las simulaciones nocturnas mejoraron considerablemente al utilizar un modelo revisado y emisiones. Las pendientes de regresión de los promedios diarios fueron 0.93 y 0.81 para el modelo predeterminado utilizando emisiones y el modelo revisado utilizando las mismas emisiones, y la pendiente mejoró considerablemente a 0.97 para el modelo revisado utilizando emisiones. Además, el coeficiente de correlación también aumentó de 0.29 y 0.37 a 0.53; estos resultados indican que nuestro modelo revisado calibró claramente el sesgo en las simulaciones de concentración de CO tanto nocturnas como diarias. En general, se recomienda encarecidamente utilizar el modelo WRF-STILT revisado en futuros estudios de inversión, que puede reducir efectivamente la sobreestimación de los picos nocturnos y hacer un uso completo de las observaciones nocturnas.
Descripción
Aunque las ciudades solo representan el 3% de la superficie terrestre global, han contribuido desproporcionadamente con el 70% de las emisiones de CO antropogénico; el principal problema al estimar las emisiones de CO antropogénico en áreas urbanas es su gran incertidumbre. Las observaciones atmosféricas de CO basadas en torres y las simulaciones en áreas urbanas se han utilizado frecuentemente como un enfoque independiente para restringir y evaluar las emisiones de gases de efecto invernadero desde escalas de ciudad hasta regionales, donde solo se utilizan observaciones y simulaciones de CO durante el día, considerando el consenso de que el gran sesgo en la simulación de las alturas de la capa límite planetaria nocturna (PBLH) y la concentración de CO atmosférico causará sobreestimaciones/subestimaciones en las inversiones de emisiones de CO. La estrategia anterior de utilizar solo observaciones diurnas hace que el número de observaciones de concentración disponibles disminuya considerablemente, incluso con el hecho de que las observaciones atmosféricas de CO basadas en torres están escasamente distribuidas y realizadas. Aquí, para resolver el problema del gran sesgo en las simulaciones de CO nocturno, realizamos cuatro meses de observaciones atmosféricas de CO desde enero hasta abril de 2019, y propusimos un enfoque al acoplar las alturas de emisión con las variaciones dinámicas de PBLH en un modelo WRF-STILT. Encontramos (1) que la sobreestimación de la concentración de CO simulada durante la noche disminuyó en 5-10 ppm, especialmente entre las 0:00 y las 7:00. (2) Las estadísticas para las simulaciones nocturnas mejoraron considerablemente al utilizar un modelo revisado y emisiones. Las pendientes de regresión de los promedios diarios fueron 0.93 y 0.81 para el modelo predeterminado utilizando emisiones y el modelo revisado utilizando las mismas emisiones, y la pendiente mejoró considerablemente a 0.97 para el modelo revisado utilizando emisiones. Además, el coeficiente de correlación también aumentó de 0.29 y 0.37 a 0.53; estos resultados indican que nuestro modelo revisado calibró claramente el sesgo en las simulaciones de concentración de CO tanto nocturnas como diarias. En general, se recomienda encarecidamente utilizar el modelo WRF-STILT revisado en futuros estudios de inversión, que puede reducir efectivamente la sobreestimación de los picos nocturnos y hacer un uso completo de las observaciones nocturnas.