KPP/saprc-99: Carter-05
analisi
Il documento [1] riporta 5 test per il meccanismo saprc-99 di cui fornisce condizioni di run e concentrazioni iniziali usate.
Tutti i test sono eseguiti con costanti di fotodissociazione 0 (buio) o stazionarie (luce). La durata dei run è di 2160 minuti cosi` suddivisi:
| time | light |
|---|---|
| 0-1440 | on |
| 1440-1800 | off |
| 1800-2160 | on |
Le costanti di fotodissociazione sono riportate in [1], Tabella 10, p.41. È da notare che i valori riportati in tabella corrispondono ad angolo zenitale=0: sono cioè valori massimi (equatore all'equinozio).
Questi valori sono gli stessi riportati nel file saprc99.eqn in distribuzione con KPP, ad eccezione per quanto riportato nella seguente tabella:
| Phot. Set | Carter PhK | KPP PhK |
|---|---|---|
| O3O3P | 3.61e-2 | 3.76e-2 |
| O3O1D | 3.05e-3 | 4.19e-3 |
Una piccola ambiguità sta nella inizializzazione del O3P che non è esplicitato in [1], Tabella 9, p. 40, ma è disponibile in [2].
run
Da [1], Tabella 9, p. 40, scegliamo il test Urban/High/T=320K (numero 5) e eseguiamo 2 run diversi:
- set originale (KPP) di equazioni saprc-99;
- set modifcato secondo la tabella sopra riportata, + equazione {150} per la quale il valore della costante di reazione viene racchiuso tra parentesi, altrimenti in saprc99_Rates.f90 genera una riga vuota per il relativo RCONST.
Il run è descritto dal file KPP saprc99.def. Il time step usato è di 30 min.
È da notare che l'esecuzione del run fallisce con il solver rosenbrock mentre invece funziona con kpp_lsode.
Ci sono poi altri due run aggiuntivi:
- set originale (KPP) di equazioni saprc-99 ma con dt=3 min;
- run con KPP modificato per utilizzare phk da FCM (lookup table).
Nell'ultimo caso il run va a buon fine anche con rosenbrock.
I risultati dei run sono riportati in figura insieme ai dati originali [2].
Il set modificato (Carter PhK) porta a risultati differenti da quelli pubblicati in [2]. Nota bene: i valori Carter PhK sono equivalenti al massimo valore (corrispondente ad angolo zenitale 0) della tabella prodotta da FCM. Quindi ci si deve aspettare che saprc-99 generato da FCM non riproduca esattamente il test 5 di Carter che invece è abbastanza ben riprodotto usando le costanti riportate in saprc-99 distribuito con KPP.
Per quanto riguarda l'influenza del dt, la riduzione da 30 a 3 minuti porta ad un miglioramento nella fase di buio senza modificare alcunché nella fase di luce.
references
[1] William P. L. Carter (2000): "IMPLEMENTATION OF THE SAPRC-99 CHEMICAL MECHANISM INTO THE MODELS-3 FRAMEWORK"; Report to the United States Environmental Protection Agency docum_saprc99_model3.pdf