围绕“CMIP6数据获取与质量控制—误差订正与格式转换—WRF-Chem编译运行—未来多情景模拟—污染和风光资源综合评估”这一完整技术链条，系统介绍全球气候预估数据应用、区域模式配置、排放情景构建、模拟结果验证及不确定性分析等内容。通过完整练习，形成历史基准期验证、未来污染演变、风能太阳能资源评估及不确定性说明等成果，为后续科研项目和实际业务应用提供可直接迁移的技术流程，教程注重理论方法与典型案例结合，旨在提升学习者开展区域大气污染、气象—化学耦合模拟和新能源气候资源未来预估的综合实践能力。

【目标】：

1.掌握CMIP6数据获取、质量控制、误差订正、插值和格式转换方法

2.能够独立完成WRF-Chem模式的环境配置、编译安装和案例运行

3.能够设计历史基准期与未来多情景模拟实验，并正确处理气象、化学边界条件和排放情景

4.能够分析PM2.5、臭氧、风速和太阳辐射等变量的未来演变特征

5.初步形成污染—气候协同机制分析以及风能、太阳能资源评估的综合应用能力

专题一 CMIP6多情景数据获取、质量控制与误差订正

1.双碳背景下未来气候变化与污染协同预估的基本思路

2.国际耦合模式比较计划（CMIP）发展历程、情景体系及科学意义

3.CMIP6数据平台、模式筛选、变量选择与数据获取

4.CMIP6数据格式、时间频率、坐标单位和数据质量检查

5.基准期选择、观测资料匹配及常用误差订正方法

6.CMIP6数据插值、格式转换工具及其安装使用

7.多模式集合、不确定性来源及CMIP7发展动态简介

专题二 WRF-Chem区域气象—化学耦合模拟理论基础

1.WRF-Chem研发历程、主要功能、模式结构及典型应用

2.区域气象—化学耦合机制及其对污染、辐射和边界层过程的影响

3.WRF-Chem在PM2.5、臭氧、风能太阳能资源和碳氮沉降模拟中的应用

4.物理过程、气相化学机制与气溶胶方案的适用条件及局限

5.CMIP6驱动WRF-Chem的科学定位：动力降尺度与区域化学耦合

6.模式运行所需基础数据、研究区选择与整体实验流程

专题三 Linux系统环境配置与模式运行基础

1.Linux操作系统：目录、文件、权限、进程及常用操作命令

2.操作系统环境检查、软件源配置与基础依赖安装

3.编译器、并行环境及模式依赖库的总体设置

4.WRF-Chem编译所需前置软件、工具及环境变量配置

5.运行环境一致性检查、常见错误识别与处理方法

专题四 WRF-Chem模式编译、安装与方案配置

1.WRF-Chem编译安装整体流程及版本兼容性说明

2.WPS模块核心功能、模拟区域、投影方式、分辨率及静态地理数据设置

3.再分析气象数据准备、WPS编译安装与前处理操作

4.WRF-Chem主模式编译、测试算例运行及安装结果验证

5.物理过程、气相化学机制与气溶胶模拟方案选择及常见编译问题

专题五 WRF-Chem排放处理与模式运行全流程

1.人为源与自然源排放数据介绍及污染物物种对应关系

2.结合实际案例详解WRF-Chem运行全流程

模式变量与输出诊断设置

化学机制与气溶胶方案对比

排放数据空间分配、时间分配与物种分配

未来排放情景构建及其WRF-Chem输入处理

初始场、边界条件及namelist.input配置

不同化学机制下的模式运行与结果对比

3.模拟区域、嵌套层、时间步长和spin-up设置

4.实际操作：案例运行、结果提取、日志检查与重启运行

5.模式嵌套运行方法及常见运行问题排查

专题六 CMIP6与WRF-Chem数据转换、融合及一致性检查

1.CMIP6与WRF-Chem数据格式、变量结构及坐标体系

2.变量映射、单位转换及时间日历处理

3.气压层—模式层插值与标准中间格式生成

4.静态地理场、海陆分布及边界条件一致性检查

5.多源数据融合、质量控制与结果可视化检查

专题七 CMIP6驱动WRF-Chem的未来多情景模拟实验设计

1.CMIP6驱动WRF-Chem的前处理流程与参数设置

2.历史基准期与未来多情景实验设计

3.气象和化学初始场、边界条件数据前处理

4.未来排放情景与自然源排放协同设置

5.多模式集合、敏感性实验与模拟质量控制

6.基于CMIP6的WRF-Chem未来预估模拟运行

7.预估结果合理性检查、初步分析与可视化

专题八 污染—气候协同与风能、太阳能资源评估案例

1.模拟结果提取、统计分析与可视化表达

2.模式验证、误差订正效果与不确定性分析

历史基准期验证及订正前后对比

多情景污染物时空演变及污染—气候协同机制

太阳能资源评估：辐射分量、光伏潜力及气溶胶影响

风能资源评估：轮毂高度风速、风功率密度与容量系数

污染物演变、碳氮沉降、规划环评与污染溯源

辐射反馈及其对气象、污染和能源资源评估的影响

推荐：区域气象-大气化学在线耦合模式（WRFChem）在大气环境领域实践技术应用

数值模式模拟是分析大气污染物时空分布和成分贡献的重要工具，利用模拟结果可以分析大气污染的来源、成因、污染程度、持续时间、主要成分、相对贡献等问题，有助于分析并合理控制污染源排放，为产业调整提供参考。模拟结果可以分析跨区域的污染物输送问题，可以计算碳、氮等成分的干湿沉降通量，由此估算大气污染物对植被和土壤等生态系统的潜在影响。

WRF-Chem的主流应用涵盖了多个前沿领域：

空气质量预报：通过模拟污染物的时空分布，为空气质量预警和管理提供科学依据

污染物来源解析：追踪污染物的来源与贡献，助力制定精准的减排策略

气候变化与大气成分相互作用：研究气溶胶、温室气体等对气候系统的反馈机制

极端事件评估：模拟沙尘暴、野火等极端事件对空气质量的影响

【目标】：1.掌握WRF-Chem模式原理、调试、运行方法；2.通过案例操作掌握WRF-Chem模式数据准备、前处理及相关参数设置方法；3掌握模拟结果后处理及作图（ARWPOST、NCL等软件操作）方法；4.通过案例分析操作掌握WRF-Chem在大气环境（PM2.5、臭氧）、能见度、城市化方面应用；5.实际项目中遇到的问题进行指导。

第一章 WRF-Chem模式应用案例和理论基础

1.WRF-Chem模式在大气环境（PM2.5、臭氧、能见度）、生态（污染物/元素成分的干湿沉降）等领域的应用个例介绍

2.WRF-Chem模式总体框架、功能介绍 

3.模式安装对操作系统环境依赖性的介绍，模式数据介绍

第二章 Linux环境下软件安装

1.Linux系统入门及基本操作介绍，熟悉Linux基本操作命令

2.编译器及Linux环境变量的配置

3.WRF-Chem前置依赖软件和数据可视化软件的安装

第三章 WRF-Chem模式安装，排放源制作软件安装

1.编译安装WRF-Chem

2.气象数据预处理模块WPS安装

3.前处理模块WPS主要功能、参数、静态数据和再分析气象资料的介绍

4.WRF-Chem模式物理过程、排放（人为、生物、燃烧、自然等）处理过程、排放源数据的介绍

5.模式中的气溶胶（沙尘等）

第四章 WRF-Chem数据准备（气象、排放、初边界条件等），运行个例

1.结合例子介绍模式运行（MOZART化学机制）

排放源数据准备（人为、生物等）

初边界条件

WRF-Chem变量表介绍

运行控制文件namelist.input设置介绍

2.运行MOZART个例

3.其他化学机制（CBMZ）

生成人为排放源数据的不同软件（prep_chem、convert_emiss.exe、meic2wrf等）

初边界条件设置随机制的改变

4.模式嵌套

5.野火排放源的制作使用

第五章 模拟结果提取、数据可视化

1.模式结果提取及数据可视化（NCL、ARWPOST等软件）

2.模式结果在相关研究和业务工作中的使用

3.WRF-Chem版本更替的问题

4.高分辨率模拟的注意事项（网格和参数设置等）

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