Modeling the aerosol lifecycle in traditional global climate models (GCM) is challenging for a variety of reasons, not the least of which is the coarse grid. The multiscale modeling framework (MMF), in which a cloud resolving model replaces conventional parameterizations of cloud processes within each GCM grid column, provides a promising framework to address this challenge. Here we develop a new version of MMF that for the first time treats aerosol processes at cloud scale to improve the aerosol‐cloud interaction representation in the model. We demonstrate that the model with the explicit aerosol treatments shows significant improvements of many aspects of the simulated aerosols compared to the previous version of MMF with aerosols parameterized at the GCM grid scale. The explicit aerosol treatments produce a significant increase of the column burdens of black carbon (BC), primary organic aerosol, and sulfate by up to 40% in many remote regions, a decrease of the sea‐salt aerosol burdens by 40% in remote regions. These differences are caused by the differences in aerosol convective transport and wet removal between these two models. The new model also shows reduced bias of BC surface concentration in North America and BC vertical profiles in the high latitudes. However, the biased‐high BC concentrations in the upper troposphere over the remote Pacific regions remain, requiring further improvements on other process representations (e.g., secondary activation neglected in the model).

中文翻译：

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在多尺度建模框架（MMF）中对云尺度的气溶胶过程进行显式处理的开发和评估

出于多种原因，在传统全球气候模型（GCM）中对气溶胶生命周期进行建模具有挑战性，其中最重要的原因就是粗网格。多尺度建模框架（MMF）中的云解析模型替代了每个GCM网格列中云过程的常规参数化，为解决这一挑战提供了一个有希望的框架。在这里，我们开发了MMF的新版本，该版本首次在云规模上处理了气溶胶过程，以改善模型中的气溶胶-云相互作用。我们证明，与以前版本的MMF（在GCM网格规模上参数化的气溶胶参数化）相比，具有显式气溶胶处理的模型显示出模拟气溶胶许多方面的显着改进。显式气雾剂处理在许多偏远地区使黑碳（BC），主要有机气溶胶和硫酸盐的色谱柱负担显着增加多达40％，在偏远地区海盐气溶胶负担减少了40％ 。这些差异是由于这两个模型之间的气溶胶对流传输和除湿不同。新模型还显示，北美洲的BC表面浓度偏低，高纬度地区的BC垂直剖面偏低。但是，偏远太平洋对流层上部的对流层BC浓度仍然偏高，因此需要对其他过程表示法进行进一步改进（例如，模型中忽略了次级激活）。偏远地区的海盐气溶胶负担减少了40％。这些差异是由于这两个模型之间的气溶胶对流传输和除湿不同。新模型还显示，北美洲的BC表面浓度偏低，高纬度地区的BC垂直剖面偏低。但是，偏远太平洋对流层上部的对流层BC浓度仍然偏高，因此需要对其他过程表示法进行进一步改进（例如，模型中忽略了次级激活）。偏远地区的海盐气溶胶负担减少了40％。这些差异是由于这两个模型之间的气溶胶对流传输和除湿不同。新模型还显示，北美洲的BC表面浓度偏低，高纬度地区的BC垂直剖面偏低。但是，偏远太平洋对流层上部的对流层BC浓度仍然偏高，因此需要对其他过程表示法进行进一步改进（例如，模型中忽略了次级激活）。