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CMAQ2CAMx之單向轉換

Table of contents

cmaq2camx背景

  • cmaq2camx是Ramboll公司提供的套件程式,將CMAQ模式的ICON、BCON、EMIS、PTSE等重要模擬條件檔,轉到CAMx平台上,符合uamivlateral_boundarypoint_source之格式。
  • 雖然CMAQ和CAMx二者不斷在更新、化學反應機制也更新到CB6及CB7,但cmaq2camx仍然停留在2016年CB5的狀態,不論程式或反應機制對照檔,都無法套用在最新的模式,使用者需自行注意是否合用,也要對轉出的結果再三檢查。
  • 使用pseudonetcdfpncgen來產生前述CAMx所需格式檔案,是否會比較方便?經過檢討並非這麼理想,可以參考這一個比較表,轉檔的方向雖然不同,但面臨的細節問題應該是一樣。
  • BCON轉.bc的實作歷程發現,cmaq2camx還有一個最大的困難就是垂直層的概念差異很大,CMAQv5+不允許使用者合併WRF的垂直層,來提升高空的計算效率,但是CAMx在這方面並沒有這麼堅持。如果2者的垂直層定義不同,cmaq2camx並沒有提供調整的選項,使用者需自行調整匹配。
  • 此處詳細說明程式之下載、編譯、輸入環境變數或標準輸入的選項內容。

下載及編譯

linux編譯

  • 使用Makefile,修正程式庫位置(配合編譯器),如
IOAPI_INC  = /opt/ioapi-3.2/ioapi/fixed_src
IOAPI_LIB  = /opt/ioapi-3.2/Linux2_x86_64gfort
NETCDF_LIB = /opt/netcdf/netcdf4_gcc/lib
  • 編譯器(gfortran)
FC  = gfortran
OPT = -mcmodel=medium -O2 -fno-align-commons -fconvert=big-endian -frecord-marker=4 -ffixed-line-length-0
LIB = -L$(IOAPI_LIB) -lioapi -L$(NETCDF_LIB) -lnetcdf -lnetcdff -lgomp
INC = -I$(IOAPI_INC)

macOS

  • 以macOS之gfortran為例,Makefile如下表,重要設定說明如下:
    • IOAPI_INC  :特別連結到固定格式之包括檔(fixed_src)
    • IOAPI_LIB :按照機器及編譯器的規格設定(preset)
    • NETCDF_LIB :除了netcdf(C)之外,也需要有netcdff(FORTRAN)程式庫
    • gomp :有的gcc會需要omp程式庫(gomp)
IOAPI_INC  = /Users/IOAPI/ioapi-3.2/ioapi/fixed_src
IOAPI_LIB  = /Users/IOAPI/ioapi-3.2/OSX_x86_gfortran
NETCDF_LIB = /usr/local/NetCDF4/lib
...
FC  = gfortran
OPT = -mcmodel=medium -O2 -fno-align-commons -fconvert=big-endian -frecord-marker=4 -ffixed-line-length-0
LIB = -L$(IOAPI_LIB) -lioapi -L$(NETCDF_LIB) -lnetcdf -lnetcdff -lgomp
INC = -I$(IOAPI_INC)

執行轉檔

三支程式用途

項次程式處理對象說明
1spcmapCMAQ濃度或排放量物種對應每一類檔案都需先執行
2cmaq2uamCMAQ轉換到CAMx主程式
3ptht點源後處理按照逐時有效高度加入點源檔中的高度位置資訊

所有腳本內容

項次處理對象範本
1轉換邊界濃度conv_bcon.job
2轉換排放量檔conv_emis.job
3轉換初始濃度(1轉2)conv_icon.job
4轉換點源(2合1)conv_ipnt.job

環境變數(env var)與程式標準輸入(std input)

程式env var / std input變數/前導內容說明 
spcmapeINFILECMAQ輸入檔可以是前述4種檔案(點源為排放量檔) 
spcmapeOUTFILEspcmap輸出之暫存檔連到以下CMAQEMIS, CMAQICON, CMAQBCON最終會將其移除
spcmapeMAPTBL物種對照表下表 
cmaq2uameCMAQEMIS地面或點源排放量經spcmap轉換結果,適用2者排放量檔 
cmaq2uameCMAQICON初始檔經spcmap轉換結果 
cmaq2uameCMAQBCON邊界檔經spcmap轉換結果 
cmaq2uameSTKGROUP點源參數檔CMAQ原始檔。只有點源需要 
cmaq2uamsFile Type4碼字元BCON, ICON, EMIS, IPNT 4擇1 
cmaq2uamsOutFile1 (IC,BC,AR)第1輸出檔$OUTPUT_CAMx_BC 
cmaq2uamsOutFile2 (TopC,PT)第2輸出檔上層濃度或CAMx點源檔 
cmaq2uamsOutput Timezone$OUTPUT_TIMEZONECAMx時區8=PST, -8=TPE 
pthtsInput CAMx PTIPNT處理的第2輸出檔  
pthtsInput CAMx Z舊版的高度壓力檔或新版的3D檔$CAMx_HEIGHT 
pthtsOutput CAMx PT輸出CAMx點源結果檔案$OUTPUT_CAMx_PNT 
pthtsNo. of MET layers輸出層數$OUTPUT_N_LAYERS 

$SPECIES_MAPPING的選項

  • 這些對照表仍然停留在2016年的狀態
  • Ramboll提供了MAPTBL.sample檔案針對未知或其他反應機制,讓使用者可以自行撰寫適用的對照表。
CAMx版本CAMx機制CMAQ機制排放/邊界檔名
CAMx6.2CB05_CFCB05_AE5EMISMAPTBL.CAMx6.2_CB05_CF.CMAQ_CB05_AE5_EMIS
CAMx6.2CB05_CFCB05_AE5ICBCMAPTBL.CAMx6.2_CB05_CF.CMAQ_CB05_AE5_ICBC
CAMx6.2CB05_CFCB05_AE6EMISMAPTBL.CAMx6.2_CB05_CF.CMAQ_CB05_AE6_EMIS
CAMx6.2CB05_CFCB05_AE6ICBCMAPTBL.CAMx6.2_CB05_CF.CMAQ_CB05_AE6_ICBC
CAMx6.2SAPRC99_CFSAPRC99_AE5EMISMAPTBL.CAMx6.2_SAPRC99_CF.CMAQ_SAPRC99_AE5_EMIS
CAMx6.2SAPRC99_CFSAPRC99_AE5ICBCMAPTBL.CAMx6.2_SAPRC99_CF.CMAQ_SAPRC99_AE5_ICBC