CAMx 模式的ICBC

CAMx模式對其初始與邊界條件(IC/BC)並不是非常嚴格，包括污染物成分種類、與實質的內容數據等等，只要求時間與範圍必須對應。然而模擬結果是否合理、正確，顯然與ICBC的設定有密切的關係。

完整的資料處理過程可以參見CMAQ Model system -> 邊界條件之準備與初始條件之準備，此處僅針對CAMx模式差異之處進行說明。

CAMx.in ICBC檔案與路徑的設定

• 冷起動(Restart=false)
  • 需要給定粗網格的ICBC檔案
• 熱起動(Restart=true)
  • 需要前月最末小時模擬結果的瞬時檔、粗細網格的濃度、如有PiG設定，則需要煙流模擬結果(注意點源順序必須完全一致才能接續)。
  • BC檔案仍然需要
  • IC檔案不需給定，即使給定也不會讀取。
• 如給定的是相對目錄，根目錄指的是CAMx.in所在的位置

初始條件

啟始時間的考量

1. 08(00Z)雖然是氣象模式的整點開始，但是對光化模式而言，卻不是好的開始時間，個案的連接會發生斷層。
2. 00(16Z)是local一天的開始，氣象模式也有輸出，但是mozart沒有初始值，無法(冷˙)啟動程式，必須另外冷啟動再restart。
3. 02(18Z)compromize 上述2個觀點，但結束在02時又多跨一天local date
4. 20(12Z)似乎是比較好的一個選擇，可以是一天的結束，也可以是cold start 或restart的好時刻

冷熱起動之考量

• 冷起動(RESTART=False)
  • 基本上由全球模式模擬結果整理成的大尺度空品檔案，切出指定時間，即可作為模式的起始條件。
  • 只需要最外層網格系統的初始濃度檔案(grd01)、其內層之初始值CAMx會自行內插求得。
• 熱起動(RESTART=True)
  • 在連續、全年的模式作業中，前次模擬結果的瞬時紀錄檔案，可以作為模式的初始條件，不需另外再提供初始空品檔案。
  • 包括粗、細每一層巢狀網格之瞬時檔都必須提供。

CAMx模擬結果做為冷起動的初始濃度條件

• airq.f這一個fortran程式用來讀取前一批次模擬結果濃度(ROOT.avrg.grd01)檔案的最末時間，來產生下一批次作業的起始濃度檔案（冷起動）。
  • 因早期CAMx模式並不產生ncf格式的結果，必須循序讀到最後時間。這在ncf版本中已經可以完全不需要了。
  • 程式下載：

• 需要檔案
  • 編譯時，會需要早期UAM程式的內含文件(PARAMS.CMD等等，可以在UAMIV-CMDs@FAQ找到這些檔案)
  • 引數：前批作業的結果檔案(ROOT.avrg.grd01)
• 產出檔案：ROOT.avrg.grd01 M

ncf格式版本

• 直接使用ncks即可完成作業
• 再用ncatted修改成所需的SDATE及STIME

ncks -d TSTEP,TLAST,TLAST+1 ROOT.avrg.grd01 ROOT.avrg.grd01M
ncatted -a SDATE,global,o,i,2019032 -a STIME,global,o,i,0 ROOT.avrg.grd01M

邊界條件

固定值之邊界濃度

• CAMx與CMAQ一樣，在測試階段可以一組單純的空氣品質觀測值作為邊界濃度條件，一方面可以測試檔案格式與操作是否正確，一方面也可以調適化學機制之反應平衡、模式邊界與起始條件的一致性等等課題。
• CAMx的邊界濃度檔案格式有別於其他所有格式，除了4筆表頭內容一致外，增加了第5~8筆表頭內容
• 時變部分，因邊界濃度為2維場，與uamiv之3維特性有所差異。CAMx的特性是以邊界序(西東南北)取代uamiv高度位置。而將每筆之2維濃度場設定為高度及水平向。

uamiv與lateral_boundary格式內容之比較

• 格式範例詳見

自空品濃度檔案截取邊界濃度

• CAMx官網提供了截取程式BNDEXTR，其使用方法詳見

邊界濃度檔案之處理程式

• bndaryM2J.f，其目的在將全月逐時的邊界濃度檔案，按照日期進行切割以進行逐日的CAMx模擬測試。
  • 內含文件：見在UAMIV-CMDs@FAQ
  • 輸入檔：全月之邊界濃度檔，由BNDEXTR所產生

逐月執行ICBC檔名之迭代

• 在逐月的執行過程中，每月CAMx.in會需要定義當月的ICBC檔名，如果以手工一一給定，不單費工，而且容易出錯。可以一簡單的批次檔(gen.cs)來執行。
  • 事先將需要替換的名稱部分，以變數形式寫在CAMx.in模版裏
  • 逐月以sed指令將當月分的時間值，替換模版內之特定位置、另存新檔。

CAMx.in.loop模版

• 模版以排放情境命名、建立目錄
  • 注意ROOT之定義、排放檔案的指定
• ICBC部分內容如下

 Restart          = .RESTART.,
 Start_Date_Hour  = 20BY,BM,BD,BT00,   !
 End_Date_Hour    = 20YY,MM,DD,TT00,   !

...
 Initial_Conditions   = './ICBC/bndextr_d2/base.grd02.YYMM.ic',
 Boundary_Conditions  = './ICBC/bndextr_d2/base.grd02.YYMM.bc',
...
 Master_Grid_Restart  = 'outputs/conBM/BYBMbaseB.inst',
 Nested_Grid_Restart  = 'outputs/conBM/BYBMbaseB.finst',
 PiG_Restart          = 'outputs/conBM/BYBMbaseB.pig',

• 時間變數原則：
  • 年月日時：Y/M/D/T
  • 前一批次：B+Y/M/D/T
  • 當批次：YY/MM/DD/TT

gen.cs

1. 此處以date指令進行時間的計算。如為maxOS,指令略有不同。
2. 當作業拆分給3台工作站執行時，第一次執行1/5/9月必須是冷起動。
   • 此處以月份與此三者差值的乘積為0做為判別式。字串$MM改成10為底的整數$MM：10#$MM
     • 如果工作站數目多，會有更多冷起動，誤差機會比較多。
3. sed指令的批次變數作業方式，特別留意引號的寫法。

kuang@114-32-164-198 /Users/camxruns/2016_v7
$ cat CAMxin_B/gen.cs 
for MM in {01..12};do
  nextM=$(date -d "2016${MM}01 +31day" +%m)
  nextY=$(date -d "2016${MM}01 +31day" +%Y)
  YY=$(date -d "$nextY${nextM}01 -1day" +%y)
  DD=$(date -d "$nextY${nextM}01 -1day" +%d)
  TT=20
  BY=$(date -d "2016${MM}01 -1day" +%y)
  BM=$(date -d "2016${MM}01 -1day" +%m)
  BD=$(date -d "2016${MM}01 -1day" +%d)
  BT=20
  RESTART=true
#split to 3 machines:  
  a=$(( (10#$MM - 1)*(10#$MM - 5)*(10#$MM - 9) ))
#  a=$(( (10#$MM - 1) ))
  if [ $a -eq 0 ];then
    RESTART=false
  fi
  echo $BY$BM$BD$BT $YY$MM$DD$TT 
  cp CAMxR.in.loop CAMx.in_$MM
  for cmd in  "s/MM/"$MM/ "s/DD/"$DD/ "s/TT/"$TT/ \
  	"s/BM/"$BM/ "s/BM/"$BM/ "s/BD/"$BD/ "s/BT/"$BT/ \
	  "s/YY/"$YY/ "s/BY/"$BY/ \
	  "s/RESTART/"$RESTART/  \
	  "s/YY/"$YY/ "s/MM/"$MM/ ;do
    sed -i $cmd CAMx.in_$MM
  done
done
exit 0