Meteorological data assimilation for air quality modeling with WRF-Chem: Central Mexico case study



Document title: Meteorological data assimilation for air quality modeling with WRF-Chem: Central Mexico case study
Journal: Atmósfera
Database: PERIÓDICA
System number: 000444314
ISSN: 0187-6236
Authors: 1
1
Institutions: 1Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Ciencias de la Atmósfera, Ciudad de México. México
Year:
Season: Jul
Volumen: 34
Number: 3
Country: México
Language: Inglés
Document type: Artículo
Approach: Analítico, descriptivo
Spanish abstract Se realiza la asimilación de datos meteorológicos procedentes de observaciones de superficie (PREPBUFR) y radiancia de satélites (BUFR) obtenidos de los Centros Nacionales de Predicción Ambiental (NCEP) de EUA para determinar su posible influencia en las concentraciones de variables químicas como el ozono (O3), resultado de la modelación de la calidad del aire en el centro de México empleando el modelo fotoquímico de Investigación y Pronóstico del Tiempo con Química (WRF-Chem) durante una contingencia ambiental por O3 declarada en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México, del 1 al 4 de mayo de 2013. Para ello se adaptó a WRF-Chem el módulo de asimilación de datos de WRF (WRFDA) y se seleccionó la técnica de asimilación con variación en tres dimensiones (3DVAR) implementada en dicho módulo. Se definen seis casos de estudio tomando en cuenta la combinación del tipo de fuente de datos con el horario de comienzo del proceso de asimilación (00:00 y 12:00 UTC). Los resultados indican que, de modo general e independientemente de estos factores, la asimilación modifica las condiciones iniciales de las variables meteorológicas estudiadas (temperatura y viento) para obtener una mejor correspondencia entre las salidas del modelo y las observaciones, si bien iniciando a las 00:00 UTC y empleando una combinación de datos PREPBUFR más BUFR (caso PB+RD) los resultados estadísticos son incluso superiores. También se comprueba que sí hay influencia sobre las concentraciones de O3, ya que las métricas estadísticas obtenidas para los distintos experimentos realizados indican modificación; sin embargo, es insuficiente para mejorar considerablemente el desempeño del modelo para esta variable química
English abstract Meteorological data assimilation from surface observations (PREPBUFR) and satellite radiance (BUFR) provided by the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) is carried out to determine their possible influence on chemical variables concentrations such as ozone (O3), obtained from air quality modeling over central Mexico using the photochemical Weather Research and Forecasting Model with Chemistry (WRF-Chem) during a bad-pollution event due to high O3 concentrations in the Mexico City Metropolitan Area on May 1-4, 2013. For this, the Weather Research and Forecasting Data Assimilation (WRFDA) module was adapted to run with WRF-Chem, and the 3DVAR assimilation technique (which is implemented in the WRFDA) was selected. Six study cases were defined taking into account the combination of the data source type with the assimilation process start times (00:00 and 12:00 UTC). Results indicate that independently of these factors, data assimilation modifies in general the meteorological variables (temperature and wind) initial conditions to obtain a better agreement between model simulations and observations, although statistics results are even higher when the process starts at 12:00 UTC using a combination of PREPBUFR and BUFR data (PB+RD cases). It was also verified that there is an influence on O3 concentrations since the statistical metrics obtained for the different experiments carried out are modified; however, it is insufficient to considerably improve the chemical variable model performance
Disciplines: Geociencias
Keyword: Meteorología,
Calidad del aire,
WRF-Chem,
Ciudad de México,
México
Keyword: Atmospheric sciences,
Meteorology,
Air quality,
WRF-Chem,
Mexico City,
Mexico
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