GEOS-Chem模型中汞排放源的重大更新

GEOS-Chem模型中汞排放源的重大更新

geos-chem GEOS-Chem "Science Codebase" repository. Contains GEOS-Chem science routines, run directory generation scripts, and interface code. This repository is used as a submodule within the GCClassic and GCHP wrappers, as well as in other modeling contexts (external ESMs). 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ge/geos-chem

背景介绍

GEOS-Chem是全球大气化学传输模型的重要代表，广泛应用于大气成分的模拟研究。汞(Hg)作为一种全球性污染物，其在大气中的循环过程一直是环境科学研究的热点。近期，GEOS-Chem模型针对汞排放源进行了两项重要更新，这将显著提升模型对全球汞循环的模拟能力。

更新内容详解

1. 地质源汞排放更新

此次更新对地质源汞排放进行了全面改进，主要包括三个方面：

1. 火山排放：采用了基于SO2和CO2排放清单的空间和时间分布数据，并结合14个观测得到的排放因子进行估算。这种方法比以往单纯依赖统计数据的估算更加精确。

2. 岩石风化排放：总排放量基于Li等人(2020)的研究进行约束，并按照已知的汞矿带进行空间分配。这种分配方式更符合地质实际情况。

3. 分辨率提升：空间分辨率从原来的4°×5°大幅提高到0.25°×0.25°，时间分辨率提供了2010-2020年共11个年度的数据文件。

2. 生物质燃烧汞排放更新

生物质燃烧是大气汞的重要来源之一，本次更新对这部分排放处理进行了三项重要改进：

1. 排放因子更新：摒弃了以往基于Hg:CO比例因子的估算方法，采用了最新的观测约束排放因子，使估算结果更加可靠。

2. 形态分配：明确了排放汞的化学形态分布，其中90%为气态元素汞(Hg⁰)，10%为颗粒态汞化合物(Hg²⁺)。这种区分对于后续的汞化学转化模拟至关重要。

3. 数据来源：排放因子应用于两种主流生物质燃烧排放清单：GFED4s和FINN2.5，提供了更全面的排放估算。

4. 时空分辨率：同样实现了0.25°×0.25°的高空间分辨率和每日时间分辨率。

技术实现

这些更新主要通过HEMCO配置文件的调整实现，无需修改模型核心代码。数据文件采用COARDS标准格式，确保了与模型的兼容性。所有相关数据文件已经上传至模型的标准数据存储位置，方便用户获取和使用。

科学意义

这些更新源于"多介质汞建模与分析项目"(MCHgMAP)的需求，该项目对四种汞模型进行了比对研究。更新后的排放数据将显著提升模型在以下方面的表现：

1. 更准确地反映汞排放的空间异质性
2. 更好地捕捉汞排放的时间变化特征
3. 更真实地模拟不同形态汞的初始分布
4. 为国际环境政策制定提供更可靠的科学依据

总结

GEOS-Chem模型此次对汞排放源的更新，体现了大气化学模型发展的重要方向：基于更多观测约束、更高时空分辨率和更合理的物理化学机制。这些改进将使GEOS-Chem在全球汞循环研究中保持领先地位，为理解汞的环境行为和制定减排政策提供更有力的工具。

geos-chem GEOS-Chem "Science Codebase" repository. Contains GEOS-Chem science routines, run directory generation scripts, and interface code. This repository is used as a submodule within the GCClassic and GCHP wrappers, as well as in other modeling contexts (external ESMs). 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ge/geos-chem