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Lake-atmosphere exchange impacts ozone simulation around a large shallow lake with large cities
Atmospheric Environment ( IF 5 ) Pub Date : 2021-02-01 , DOI: 10.1016/j.atmosenv.2020.118086 Fan Wang , Qi Li , Yongwei Wang
Atmospheric Environment ( IF 5 ) Pub Date : 2021-02-01 , DOI: 10.1016/j.atmosenv.2020.118086 Fan Wang , Qi Li , Yongwei Wang
Abstract Weather Research and Forecast model coupled with Chemistry (WRF-Chem) coupled with CLM4.5 lake model is used to understand the impacts of lake-atmosphere exchange on ozone concentration in the Lake Taihu region during a high temperature and high ozone concentration event. About 8 °C bias in lake surface temperature simulated by different lake schemes significantly change the structure and evolution of the lake-land breeze system. As a result, the vertical and horizontal advection directly impacts distribution of ozone around and over the lake in early morning, the difference in ozone concentration is 20–60 μg m−3. Location of the lake breeze front and development of the thermal inner boundary layer around midday are also highly sensitive to the lake-atmosphere exchange. In addition, difference in the local circulation patterns leads to distinct spatial distributions of NOx, an ozone precursor, in regions downwind of their emission sources, especially along the Yangtze River. In response, ozone concentration in this region is drastically changed (about 80 μg m−3) due to the combined actions of transport and chemical reactions. Overall, this study highlights that in regions with spatially extensive shallow lakes with megacities, it is important to accurately represent the lake-atmosphere exchange for ozone pollution simulations, especially under high-temperature and light-wind conditions, in which ozone high concentration events occur frequently and effects of the local lake breeze are expected to dominate.
中文翻译:
湖泊-大气交换影响具有大城市的大型浅湖周围的臭氧模拟
摘要 天气研究与预报模型结合化学(WRF-Chem)结合CLM4.5湖泊模型用于了解高温高臭氧事件期间湖-气交换对太湖地区臭氧浓度的影响。不同湖泊方案模拟的湖面温度约8°C偏差显着改变了湖陆风系统的结构和演化。因此,垂直和水平对流直接影响清晨湖泊周围和上空的臭氧分布,臭氧浓度差异为20-60 μg m-3。湖风锋的位置和中午前后热力内边界层的发展也对湖气交换高度敏感。此外,局部环流模式的差异导致氮氧化物(一种臭氧前体)在其排放源下风向区域,特别是长江沿岸地区的空间分布不同。作为响应,由于运输和化学反应的共同作用,该地区的臭氧浓度发生了巨大变化(约 80 μg m-3)。总体而言,这项研究强调,在空间广阔的浅湖和特大城市的地区,准确表示臭氧污染模拟的湖泊 - 大气交换非常重要,特别是在高温和微风条件下,其中发生臭氧高浓度事件当地湖风的影响预计将占主导地位。尤其是长江沿岸。作为响应,由于运输和化学反应的共同作用,该地区的臭氧浓度发生了巨大变化(约 80 μg m-3)。总体而言,这项研究强调,在空间广阔的浅湖和特大城市的地区,准确表示臭氧污染模拟的湖泊 - 大气交换非常重要,特别是在高温和微风条件下,其中发生臭氧高浓度事件当地湖风的影响预计将占主导地位。尤其是长江沿岸。作为响应,由于运输和化学反应的共同作用,该地区的臭氧浓度发生了巨大变化(约 80 μg m-3)。总体而言,这项研究强调,在空间广阔的浅湖和特大城市的地区,准确表示臭氧污染模拟的湖泊 - 大气交换非常重要,特别是在高温和微风条件下,其中发生臭氧高浓度事件当地湖风的影响预计将占主导地位。
更新日期:2021-02-01
中文翻译:
湖泊-大气交换影响具有大城市的大型浅湖周围的臭氧模拟
摘要 天气研究与预报模型结合化学(WRF-Chem)结合CLM4.5湖泊模型用于了解高温高臭氧事件期间湖-气交换对太湖地区臭氧浓度的影响。不同湖泊方案模拟的湖面温度约8°C偏差显着改变了湖陆风系统的结构和演化。因此,垂直和水平对流直接影响清晨湖泊周围和上空的臭氧分布,臭氧浓度差异为20-60 μg m-3。湖风锋的位置和中午前后热力内边界层的发展也对湖气交换高度敏感。此外,局部环流模式的差异导致氮氧化物(一种臭氧前体)在其排放源下风向区域,特别是长江沿岸地区的空间分布不同。作为响应,由于运输和化学反应的共同作用,该地区的臭氧浓度发生了巨大变化(约 80 μg m-3)。总体而言,这项研究强调,在空间广阔的浅湖和特大城市的地区,准确表示臭氧污染模拟的湖泊 - 大气交换非常重要,特别是在高温和微风条件下,其中发生臭氧高浓度事件当地湖风的影响预计将占主导地位。尤其是长江沿岸。作为响应,由于运输和化学反应的共同作用,该地区的臭氧浓度发生了巨大变化(约 80 μg m-3)。总体而言,这项研究强调,在空间广阔的浅湖和特大城市的地区,准确表示臭氧污染模拟的湖泊 - 大气交换非常重要,特别是在高温和微风条件下,其中发生臭氧高浓度事件当地湖风的影响预计将占主导地位。尤其是长江沿岸。作为响应,由于运输和化学反应的共同作用,该地区的臭氧浓度发生了巨大变化(约 80 μg m-3)。总体而言,这项研究强调,在空间广阔的浅湖和特大城市的地区,准确表示臭氧污染模拟的湖泊 - 大气交换非常重要,特别是在高温和微风条件下,其中发生臭氧高浓度事件当地湖风的影响预计将占主导地位。