本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种将气候模式和化学模式相耦合的分析方法。
背景技术：
气候模式和化学模式相耦合作为研究微量气体和气溶胶气候效应的一种有力手段，在大气科学领域已得到广泛的应用。
传统气候模式由于计算资源所限，在化学模块的处理上往往比较粗略。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种将气候模式和化学模式相耦合的分析方法，解决了传统气候模式在化学模块的处理上粗略的问题，实现了气候模式与化学模式的耦合，为气溶胶气候效应及大气化学与气候相互作用的研究提供了手段。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种将气候模式和化学模式相耦合的分析方法，包括以下步骤：
步骤1：建立hadoop构架的服务器集群，在hadoop构架的服务器集群中设立ecmwf/era40数据库、remo服务器、emep数据库和化学模块，在化学模块中建立排放数据库、fast-j模块和常微分方程模块；fast-j模块中设置fast-j方案；在常微分方程模块中录入常微分方程式；
步骤2：remo服务器每间隔一段时间就通过互联网从ecmwf/era40数据库中调取ecmwf/era40数据，并通过数值计算输出模拟后的即时气象数据、气象初始场及边界场数据，通过互联网把输出的气象变量转换到化学模块中；
步骤3：化学初始场和边界场数据通过互联网输入到化学模块的实时计算中；
步骤4：化学模块每间隔一段时间就通过互联网从emep数据库中调取排放数据，首先基于remo需要的网格大小对排放数据进行空间插值计算，将排放数据转换成适合区域气候模式软件remo处理的网格化数据，把属于同一网格的排放速率求和，生成排放速率数据，再将排放数据送入排放数据库中，化学模块通过互联网从排放数据库中获取排放速率的小时平均值并每隔一段时间就调用一次；
步骤5：化学模块通过互联网从remo服务器中获取光化学反应速率，并通过fast-j模块中的fast-j方案对光化学反应速率进行计算，fast-j方案包含参数接口、光解反应代码、参数设置、米氏散射和光化学反应方程式；
步骤6：reccm模块通过互联网在remo服务器中读入即时气象数据、在排放数据库中读取排放速率，然后根据racm&relcas化学机制，进行大气污染物小时浓度预测；
步骤7：reccm模块将大气污染物小时浓度预测结果发送给客户端服务器以便用户查询。
所述光化学反应参数包括温度、气压、反射率和云光学厚度。
所述化学初始边界场数据包括n2、o2、h2，ch4、h2o2的常态值和o3、so2、no、no2、pan、hno3、co、eth、hcho、ald的月平均浓度。
所述排放数据包括nox排放值、so2排放值、co排放值和nmvoc排放值；nox排放值包括no排放值和no2排放值，nmvoc排放值包括eth排放值、alka排放值、alke排放值、aro排放值、hcho排放值、ald排放值和ket排放值。
所述常微分方程模块中设有chemeq2常微分方程求解器，所述常微分方程模块通过chemeq2常微分方程求解器对所述排放数据进行常微分方程求解。
所述reccm模块、所述化学模块、所述排放数据库、常微分方程模块和所述fast-j模块均为服务器或服务器集群。
本发明所述的一种将气候模式和化学模式相耦合的分析方法，解决了传统气候模式在化学模块的处理上粗略的问题，实现了气候模式与化学模式的耦合，为气溶胶气候效应及大气化学与气候相互作用的研究提供了手段。
附图说明
图1是本发明的系统示意图。
具体实施方式
ecmwf/era40：气象再分析数据的名称，直接从ecmwf/era40官网下载获取；
remo：regionalclimatemodel区域气候模型；
reccm：regionalclimatechemistrymodel区域气候化学模型；
emep：europeanmonitoringandevaluationprogramme欧洲监测与评估项目；
fast-j：一种光化学反应机制的名称，详细描述可见文献：
wild,o.,zhu,x.,prather,m.j.,2000:fast-j:accuratesimulationofin-andbelowcloudphotolysisintroposphericchemicalmodels.journalofatmosphericchemistry37,245-282.
如图1所示的一种将气候模式和化学模式相耦合的分析方法，包括以下步骤：
步骤1：建立hadoop构架的服务器集群，在hadoop构架的服务器集群中设立ecmwf/era40数据库、remo服务器、emep数据库和化学模块，在化学模块中建立排放数据库、fast-j模块和常微分方程模块；fast-j模块中设置fast-j方案；在常微分方程模块中录入常微分方程式；
步骤2：remo服务器每间隔一段时间就通过互联网从ecmwf/era40数据库中调取ecmwf/era40数据，并通过数值计算输出模拟后的即时气象数据、气象初始场及边界场数据，通过互联网把输出的气象变量转换到化学模块中；
步骤3：化学初始场和边界场数据通过互联网输入到化学模块的实时计算中；
步骤4：化学模块每间隔一段时间就通过互联网从emep数据库中调取排放数据，首先基于remo需要的网格大小对排放数据进行空间插值计算，将排放数据转换成适合区域气候模式软件remo处理的网格化数据，把属于同一网格的排放速率求和，生成排放速率数据，再将排放数据送入排放数据库中，化学模块通过互联网从排放数据库中获取排放速率的小时平均值并每隔一段时间就调用一次；
步骤5：化学模块通过互联网从remo服务器中获取光化学反应速率，并通过fast-j模块中的fast-j方案对光化学反应速率进行计算，fast-j方案包含参数接口、光解反应代码、参数设置、米氏散射和光化学反应方程式；
步骤6：reccm模块通过互联网在remo服务器中读入即时气象数据、在排放数据库中读取排放速率，然后根据racm&relcas化学机制，进行大气污染物小时浓度预测；
步骤7：reccm模块将大气污染物小时浓度预测结果发送给客户端服务器以便用户查询。
所述光化学反应参数包括温度、气压、反射率和云光学厚度。
所述化学初始边界场数据包括n2、o2、h2，ch4、h2o2的常态值和o3、so2、no、no2、pan、hno3、co、eth、hcho、ald的月平均浓度。
所述排放数据包括nox排放值、so2排放值、co排放值和nmvoc排放值；nox排放值包括no排放值和no2排放值，nmvoc排放值包括eth排放值、alka排放值、alke排放值、aro排放值、hcho排放值、ald排放值和ket排放值。
所述常微分方程模块中设有chemeq2常微分方程求解器，所述常微分方程模块通过chemeq2常微分方程求解器对所述排放数据进行常微分方程求解。
所述排放数据包括nox排放值、so2排放值、co排放值和nmvoc(非甲烷挥发性有机物)排放值；nox排放值包括no排放值和no2排放值，nmvoc排放值包括eth排放值、alka排放值、alke排放值、aro排放值、hcho排放值、ald排放值和ket排放值。
所述常微分方程模块中设有chemeq2常微分方程求解器(所述chemeq2常微分方程求解器为现有技术，固不详细叙述，可参考文献mottetal.,(2000)wild,o.,zhu,x.,prather,m.j.,2000:fast-j:accuratesimulationofin-andbelowcloudphotolysisintroposphericchemicalmodels.journalofatmosphericchemistry7,245-282.)，所述常微分方程模块通过chemeq2常微分方程求解器对所述排放数据进行常微分方程求解。
所述reccm模块、所述化学模块、所述排放数据库、常微分方程模块和所述fast-j模块均为服务器或服务器集群。
所述ecmwf/era40数据库为欧洲中心(ecmwf)era-interim数据库。
所述emep数据库来源于排放清单研究中心www.ceip.at/网站。
区域气候模式软件remo为德国马普气象研究所开发的区域气候模式软件。
所述化学强迫模拟模块有两种化学机制，一种是racm模式，一种是relacs模式，当所述化学强迫模拟模块处于racm模式时，nmvoc按排放来源被分11类，即：能源类燃烧、非工业燃烧、传统制造业燃烧、生产工艺、化石燃料及地热的开采配送、化学试剂及产品的使用、道路交通、其他的移动源及装置、垃圾处理、农业和其他源汇。
当所述化学强迫模拟模块处于relacs模式时，nmvoc按排放来源被分7类：能源类燃烧、非工业燃烧、传统制造业燃烧、生产工艺、化石燃料及地热的开采配送、化学试剂及产品的使用和其他源汇。
本发明所述的一种将气候模式和化学模式相耦合的分析方法，解决了传统气候模式在化学模块的处理上粗略的问题，实现了气候模式与化学模式的耦合，为气溶胶气候效应及大气化学与气候相互作用的研究提供了手段。