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Enregistrement W2140505484 · doi:10.5194/gmd-6-1221-2013

Representation of nucleation mode microphysics in a global aerosol model with sectional microphysics

2013· article· en· W2140505484 sur OpenAlexaff
Y. H. Lee, Jeffrey R. Pierce, P. J. Adams

Notice bibliographique

RevueGeoscientific model development · 2013
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueAtmospheric chemistry and aerosols
Établissements canadiensDalhousie University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAerosolNucleationParticle numberParticle (ecology)Atmospheric sciencesMeteorologyPhysicsComputational physicsMaterials scienceThermodynamicsGeology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. In models, nucleation mode (1 nm < Dp < 10 nm) particle microphysics can be represented explicitly with aerosol microphysical processes or can be parameterized to obtain the growth and survival of nuclei to the model's lower size boundary. This study investigates how the representation of nucleation mode microphysics impacts aerosol number predictions in the TwO-Moment Aerosol Sectional (TOMAS) aerosol microphysics model running with the GISS GCM II-prime by varying its lowest diameter boundary: 1 nm, 3 nm, and 10 nm. The model with the 1 nm boundary simulates the nucleation mode particles with fully resolved microphysical processes, while the model with the 10 nm and 3 nm boundaries uses a nucleation mode dynamics parameterization to account for the growth of nucleated particles to 10 nm and 3 nm, respectively. We also investigate the impact of the time step for aerosol microphysical processes (a 10 min versus a 1 h time step) to aerosol number predictions in the TOMAS models with explicit dynamics for the nucleation mode particles (i.e., 3 nm and 1 nm boundary). The model with the explicit microphysics (i.e., 1 nm boundary) with the 10 min time step is used as a numerical benchmark simulation to estimate biases caused by varying the lower size cutoff and the time step. Different representations of the nucleation mode have a significant effect on the formation rate of particles larger than 10 nm from nucleated particles (J10) and the burdens and lifetimes of ultrafine-mode (10 nm ≤ Dp ≤ 70 nm) particles but have less impact on the burdens and lifetimes of CCN-sized particles. The models using parameterized microphysics (i.e., 10 nm and 3 nm boundaries) result in higher J10 and shorter coagulation lifetimes of ultrafine-mode particles than the model with explicit dynamics (i.e., 1 nm boundary). The spatial distributions of CN10 (Dp ≥ 10 nm) and CCN(0.2%) (i.e., CCN concentrations at 0.2% supersaturation) are moderately affected, especially CN10 predictions above ~ 700 hPa where nucleation contributes most strongly to CN10 concentrations. The lowermost-layer CN10 is substantially improved with the 3 nm boundary (compared to 10 nm) in most areas. The overprediction in CN10 with the 3 nm and 10 nm boundaries can be explained by the overprediction of J10 or J3 with the parameterized microphysics, possibly due to the instantaneous growth rate assumption in the survival and growth parameterization. The errors in CN10 predictions are sensitive to the choice of the lower size boundary but not to the choice of the time step applied to the microphysical processes. The spatial distribution of CCN(0.2%) with the 3 nm boundary is almost identical to that with the 1 nm boundary, but that with the 10 nm boundary can differ more than 10–40% in some areas. We found that the deviation in the 10 nm simulations is partly due to the longer time step (i.e., 1 h time step used in the 10 nm simulations compared to 10 min time step used in the benchmark simulations), but, even with the same time step, the 10 nm cutoff showed noticeably higher errors than the 3 nm cutoff. In conclusion, we generally recommend using a lower diameter boundary of 3 nm for studies focused on aerosol indirect effects but down to 1 nm boundary for studies focused on CN10 predictions or nucleation.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,021
Score d'incertitude au seuil0,042

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,014
Tête enseignante GPT0,212
Écart entre enseignants0,198 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations57
Publié2013
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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