クラム

CLaMS (成層圏の化学ラグランジアンモデル)は、ドイツのユーリッヒ研究センターで開発されたモジュール式化学輸送モデル(CTM) システムです。CLaMS は McKenna ら (2000a,b) によって最初に説明され、 Konopka ら (2004) によって 3 次元に拡張されました。CLaMS は、オゾン層の破壊と水蒸気輸送のシミュレーションに重点を置いて、最近のヨーロッパのフィールド キャンペーン THESEO、EUPLEX、TROCCINOX SCOUT-O3、および RECONCILE で採用されています。

他のCTMと比較したCLaMSの主な強みは

1. 逆ドメイン充填研究への適用性
2. 異方性混合方式
3. 任意の観測データとの統合可能性
4. 包括的な化学スキーム

他の CTM ( SLIMCAT、REPROBUS など) とは異なり、CLaMS はラグランジュ モデル グリッドで動作します (一般循環モデルのモデル グリッドに関するセクションを参照)。空気塊は 3 つの空間座標と 1 つの時間座標で記述されます。空気塊が空間内で描く時間発展経路は、軌道と呼ばれます。特殊な混合スキームにより、風のせん断が大きい領域では、物理的に現実的な拡散が軌道の集合に確実に適用されます。

CLaMS は任意に分解された水平グリッド上で動作します。空間座標は緯度、経度、および潜在温度です。

CLaMSは4つのモジュールといくつかのプリプロセッサで構成されています。4つのモジュールは

1. 軌道モジュール
2. ボックス化学モジュール
3. ラグランジュ混合モジュール
4. ラグランジュ沈降法

4次 ルンゲ・クッタ法による軌跡の積分、積分時間ステップ30分。軌跡の垂直変位は放射予算から計算されます。

化学はケンブリッジ大学の ASAD 化学コードに基づいています。40 種類以上の化学種が関与する 100 種類以上の化学反応が考慮されています。積分時間ステップは 10 分で、化学種を化学ファミリーに組み合わせて積分を容易にすることができます。モジュールには 光分解速度を決定するための放射伝達モデルが含まれています。また、モジュールには NAT、氷、液体粒子表面での不均一反応も含まれています。

混合は、準均一な空気塊分布のグリッド変形に基づいています。隣接する空気塊までの距離の収縮または伸長係数が検査され、臨界伸長 (収縮) に達すると、新しい空気塊が導入されます (取り除かれます)。このようにして、異方性拡散が物理的に現実的な方法でシミュレートされます。

ラグランジュ沈降は、ガス相からの HNO 3 の吸収またはガス相への HNO ₃の放出によって成長または縮小する可能性のある個々の硝酸三水和物 (NAT) 粒子を追跡することによって計算されます。これらの粒子の塊は、ラグランジュ空気塊とは独立してシミュレートされます。それらの軌道は、水平風と、個々の粒子のサイズに依存する垂直沈降速度を使用して決定されます。NAT 粒子は、一定の核形成速度を前提として核形成され、温度が高くなりすぎると蒸発します。これにより、HNO ₃の垂直再分布(脱窒と再窒) が決定されます。

化学輸送モデルは大気の力学をシミュレートするものではありません。CLaMSでは、以下の気象データセットが使用されています。

• ヨーロッパ中期予報センター ( ECMWF )、予測、分析、ERA-15、ERA-40
• 英国気象庁（UKMO）
• 欧州センターハンブルク大気モデル（ECHAM4）、DLRバージョン

CLaMS の化学フィールドを初期化するために、さまざまな機器からのデータが提供されました。

• 衛星上 (CRISTA、MIPAS、MLS、HALOE、ILAS など)、
• 航空機や気球（HALOX、FISH、Mark IV、BONBONなど）

観測が存在しない場合は、2 次元化学モデル、化学気候モデル、気候学、または化学種間または化学種と動的変数間の相関関係から化学フィールドを初期化できます。

• ユーリッヒ研究センター
• オゾン層の破壊
• 気象学

• CLaMS アット ユーリヒ強制収容所
• 現在のフィールドキャンペーン SCOUT-O3

CLaMS モデルの詳細は十分に文書化されており、科学文献に掲載されています。

• McKenna et al., 2002aによる移流と混合の定式化
• McKenna et al., 2002bによる化学スキームと初期化の定式化
• McKenna, Daniel S.; Konopka, Paul; Grooß, Jens-Uwe; Günther, Gebhard; Müller, Rolf; Spang, Reinhold; Offermann, Dirk; Orsolini, Y. (2002-08-27). 「成層圏の新しい化学ラグランジアンモデル (CLaMS) 1. 移流と混合の定式化」(PDF) . Journal of Geophysical Research: Atmospheres . 107 (D16): ACH 15–1. Bibcode :2002JGRD..107.4309M. doi : 10.1029/2000jd000114 . ISSN  2156-2202.
• 2003 年の Krämer らによる化学モジュールと他の成層圏モデルとの比較
• ベッカーらによる光分解速度の計算（2000年）
• 3 次元モデル バージョンへの拡張 (Konopka et al.、2004)
• ラグランジュ沈降（Grooß ら、2005 年）