国内外空气质量模型研究进展 - 图文

环境与可持续发展２０１３年第３期ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＮＤＳＵＳＴＡＩＮＡＢＬＥＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＮｏ．３，２０１３国内外空气质量模型研究进展薛文博王金南杨金田雷字汪艺梅陈曦（环境保护部环境规划院大气环境部／国家环境保护环境规划与政策模拟重点实验室，北京１０００１２）【摘要】本文系统总结了国内外空气质量模型的发展历程及最新进展，分析不同时期、不同类别空气质量模型的基本特征及适用条件，重点介绍ＩＳＣ３、ＡＥＲＭＯＤ、ＡＤＭＳ、ＣＡＬＰＵＦＦ四个法规化中小尺度空气质量模型及ＮＡＱＰＭＳ、ＷＲＦ—ＣＨＥＭ、ＣＡＭｘ、ＣＭＡＱ四个综合型区域尺度空气质量模型的基本原理及典型特征。探讨空气质量模型在我国实践应用中存在的主要问题。最后分析我国建设法规化空气质量模型的必要性，并提出法规化模型建设的前置条件及核心内容。【关键词】空气质量模型；排放清单；法规化模型建设；ＣＭＡＱ模型中图分类号：Ｘ６５１文献标识码：Ａ文章编号：１６７３—２８８Ｘ（２０１３）０３一００１４—０７空气质量模型是基于人类对大气物理和化学过程科应）、清除机制（干湿沉降）等。其理论研究一直是沿着学认识的基础上，运用气象学原理及数学方法，从水平湍流扩散三个理论体系发展起来的，即梯度输送理论和垂直方向在大尺度范围内对空气质量进行仿真模拟，（Ｋ理论），统计理论和相似理论。再现污染物在大气中输送、反应、清除等过程的数学工（１）梯度输送理论（Ｋ理论）是在湍流半经验理论的具，是分析大气污染时空演变规律、内在机理、成因来基础上发展起来的。其缺陷体现在：一方面，它把无规源、建立“污染减排”与“质量改善”间定量关系及则的湍涡看成分子热运动，假定湍涡是流体微团，与分推进我国环境规划和管理向定量化、精细化过渡的重要子输送模型具有相同属性，由此得到的梯度与通量之间技术方法。近些年来，空气质量模拟技术发展迅速，相的线性关系，实质上这只是一种假定。另一方面，近地比其他环境要素的数学模拟技术最为成熟，当前各种空层流场情况十分复杂，湍流输送的性质远非简单的线性气质量模型已被广泛应用于环境影响评价、重大科学研关系，尤其是湍流交换系数，它随大气湍流场的性质及究及环境管理与决策领域，已成为模拟臭氧、颗粒物、空间尺度而改变，其形式难以确定。因此梯度输送理论能见度、酸雨甚至气候变化等各种复杂空气质量问题及在小尺度预测上缺陷很突出，但它在处理大尺度污染扩研究区域复合型大气污染控制理论的重要手段之一，并散问题上具有一定优越性，能够利用观测的风速廓线资发展成为一门学科方向。特别是近几年，空气质量模型料，不需假定某种分布形式，即可得到污染物的浓度分在北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等重大会议空布。气质量保障及我国“十二五”主要大气污染物总量控（２）统计理论是从湍流场的统计特征量出发，描述制、重点区域大气污染联防联控规划中发挥了不可替代流场中扩散物质的散布规律。泰勒把扩散系数和湍流脉的作用。本文系统总结了国内外空气质量模型的发展历动场的统计特征量联系起来，用气象参数来表达这些统程及最新进展，分析了不同时期、不同类别空气质量模计特征量，找出扩散参数和气象条件的联系，导出了适型的基本特征及适用条件，总结了空气质量模型在我国用于连续运动扩散过程的泰勒公式。该理论的核心是扩实践应用中存在的主要问题。最后分析了我国建设法规散粒子关于时间和空间的概率分布，通过概率分布函数化空气质量模型的必要性，并提出了法规化模型建设的描述扩散粒子浓度的空间分布和时间变化。泰勒公式是前置条件及核心内容。在均匀、定常的假设条件下导出，而实际大气并不符合１空气质量模型发展历程这种条件，只有在下垫面开阔平坦、气流稳定的小尺度扩散处理中，才近似满足这样的条件。１．１空气质量模型基本理论（３）相似理论是在量纲分析基础上发展起来的，是空气质量模型一般考虑了以下大气过程：排放（人研究近地层大气湍流的一种有效理论方法。其基本原理为和自然源排放）、输送（水平平流和垂直对流）、扩散是关于拉格朗日相似性的假设，假定流场的拉格朗日性（水平和垂直扩散）、化学转化（气、液、固相化学反质仅决定于表征流场欧拉性质的已知参数，粒子扩散的项目资助：环境保护公益性行业科研专项（２０１２０９００１）作者简介：薛文博，博士研究生，主要研究方向为环境质量模拟万方数据薛文博等：国内外空气质量模型研究进展?１５?特征与流场的拉格朗日性质相联系。在上述假定下，可以把大气扩散和风速及温度的空间分布联系起来，但由于量纲分析的复杂性和不确定性，目前主要在小尺度的铅直扩散问题中比较成功。１．２空气质量模型发展历程与分类鉴于空气质量模型在大气污染控制中的重要地位，开发和推广新型的空气质量模型显得尤为重要。自１９７０年到现在，ＵＳＥＰＡ或其他机构共资助开发了三代空气质量模型：７０年代到８０年代，ＥＰＡ推出了第一代空气质量模型，这些模型又分为箱式模型、高斯扩散模型和拉格朗日轨迹模型，其中高斯扩散模型主要有ＩＳＣ、ＡＥＲＭＯＤ、ＡＤＭＳ等，拉格朗日模型如ＯＺＩＰ／ＥＫＭＡ、ＣＡＬＰＵＦＦ等；８０年代到９０年代的第二代空气质量模型主要包括ＵＡＭ、ＲＯＭ、ＲＡＤＭ在内的欧拉网格模型；９０年代以后出现的第三代空气质量模型是以ＣＭＡＱ、ＣＡＭｘ、ＷＲＦ—ＣＨＥＭ、ＮＡＱＰＭＳ为代表的综合空气质量模型，即“一个大气”的模拟系统。（１）第一代空气质量模型主要包括了基于质量守恒定律的箱式模型、基于湍流扩散统计理论的高斯模型和拉格朗日轨迹模式。当时的模型一般以Ｐａｓｑｕｉｌｌ和Ｇｉｆｆｏｒｄ等研究者得出的离散不同稳定度条件下的大气扩散参数曲线和Ｐａｓｑｕｉｌｌ方法确定的扩散参数为基础，采用简单的、参数化的线性机制描述复杂的大气物理过程，适用于模拟惰性污染物的长期平均浓度。高斯模式（如ＩＳＣ、ＡＥＲＭＯＤ、ＡＤＭＳ）由于其结构简单，对输人数据的要求不高以及计算简便，２０世纪６０年代以后，在大气环境问题中得到了最为广泛的应用。但近年来城市及区域环境问题如细粒子、光化学烟雾等往往与污染物在大气中的化学反应紧密相关，而第一代模型没有或仅有简单的化学反应模块，这使它们的应用受到了很大限制。但是这些模型结构简单、运算速度快、长期浓度模拟的准确度高，至今仍在常规污染物模拟方面被广泛使用。值得注意的是第一代空气质量模型的划分并不是非常明确，例如ＡＤＭＳ、ＡＥＲＭＯＤ、ＣＡＬＰＵＦＦ模型应用了９０年代以来大气研究的最新成果，与传统的第一代模型已有很大不同。（２）２０世纪７０年代末８０年代初，随着对大气边界层湍流特征的研究，研究者开展了大量室内试验、数值试验和现场野外观测等工作，发现高斯模型对许多问题都无法解答，这逐渐推动了第二代空气质量模型的发展。第二代欧拉数值空气质量模型中加入了比较复杂的气象模式和非线性反应机制，并将被模拟的区域分成许多三维网格单元。模型将模拟每个单元格大气层中的化学变化过程、云雾过程，以及位于该网格周边的其他单元格内的大气状况，这包括污染源对网格区域内的影响以及所产生的干、湿沉降作用等。这类模型在１９８０—１９９０年期间被广泛应用。这一时期一些三维城市尺度万方数据光化学污染模式（如ＣＩＴ、ＵＡＭ等模式）、区域尺度光化学模式ＲＯＭ以及酸沉降模式（ＲＡＤＭ、ＡＤＯＭ、ＳＴＥＭ等模式）开始得到研究。我国第二代空气质量模型主要有中国科学院雷孝恩基ＲＡＤＭ模型建立的高分辨率对流层化学模式ＨＲＣＭ，中国科学院大气物理所等研发的区域空气质量模式ＲＡＱＭ和三维时变欧拉型区域酸沉降模式ＲｅｇＡＤＭ等。（３）第二代空气质量模式在设计上仅考虑了单一的大气污染问题，对于各污染物间的相互转化和相互影响考虑不全面，而实际大气中各种污染物之间存在着复杂的物理、化学反应过程。因此，２０世纪９０年代末美国环保局基于“一个大气”理念，设计研发了第三代空气质量模式系统Ｍｅｄｅｌｓ一３／ＣＭＡＱ，ＣＭＡＱ是一个多模块集成、多尺度网格嵌套的三维欧拉模型，突破了传统模式针对单一物种或单相物种的模拟，考虑了实际大气中不同物种之间的相互转换和互相影响，开创了模式发展的新理念。当前主流的第三代空气质量模式还包括ＣＡＭｘ、ＷＲＦ—ＣＨＥＭ等。特别是美国大气研究中心ＮＣＡＲ开发的ＷＲＦ—ＣＨＥＭ模式考虑了气象和大气污染的双向反馈过程，在一定程度上代表了区域大气模式未来发展的主流方向。中国的第三代空气质量模式以中国科学院大气物理所自主研发的嵌套网格空气质量预报模式ＮＡＱＰＭＳ为代表，目前已在北京、上海、深圳、郑州等城市空气质量实时预报业务中得以应用。无论是一代、二代或三代空气质量模型按照尺度划分，大致可以分为城市模型、区域模型和全球模型（如ＧＥＯＳ—Ｃｈｅｍ）；按机理划分，可分为统计模型和数值模型，前者是以现有的大量数据为基础做统计分析建立的模型，后者则是对污染物在大气中发生的物理化学过程（如传输、扩散、化学反应等）进行数学抽象所建立；从流体力学的角度看，空气质量模型又分为拉格朗日模型和欧拉模型，前者由跟随流体移动的空气微团来描述污染物浓度的变化，后者则相对于固定坐标系研究污染物的运动，以空间内固定的微元为研究对象；从模型研究对象来看，空气质量模型又分为扩散模式、光化学氧化模式、酸沉降模式、气溶胶细粒子模式和综合性空气质量模式。２国内外典型空气质量模型空气质量数值模式已经有数十年的发展历史，在世界范围内产生了数十个不同的模式，当前国际上典型的空气质量模式主要包括ＩＳＣ３、ＡＥＲＭＯＤ、ＡＤＭＳ、ＣＡＬＰＵＦＦ等法规化中小尺度模型，ＮＡＱＰＭＳ、ＣＡＭＸ、ＷＲＦ—ＣＨＥＭ、ＣＭＡＱ等综合型区域尺度模型和ＧＥＯＳ—ＣＨＥＭ等全球尺度空气质量模型。２．１法规化中小尺度模型ＩＳＣ３、ＡＲＥＭＯＤ、ＡＤＭＳ、ＣＡＬＰＵＦＦ均属于第一代?１６?环境与可持续发展２０１３年第３期空气质量模型，是最典型的法规化中小尺度模型。按照模型法规化进程划分，ＩＳＣ３属于第一代法规性模型，而ＡＲＥＭＯＤ、ＡＤＭＳ、ＣＡＬＰＵＦＦ为第二代法规性模型。四个模型的优点均在于结构简单、计算速度快、基础数据要求低等。其简单易用的优点奠定了其成为法规化模型的基础。不足之处体现在适用尺度相对较小、没有化学过程或化学过程较为简化，基本理论假设过于理想，不能很好的模拟０３、ＰＭ，。、酸雨等区域性复合型大气污染过程。从实践应用来看，ＡＤＭＳ、ＡＲＥＭＯＤ、ＣＡＬＰＵＦＦ模型多用于环境影响评价和城市尺度一次污染物的模拟，尤其是在国内外环境影响评价领域发挥了主力军作用，已被多个国家定为法规化模型。国家环保部发布的《环境影响评价技术导则大气环境》（ＨＪ２．２—２００８）奠定了ＡＤＭＳ、ＡＥＲＭＯＤ、ＣＡＬＰＵＦＦ三个模型的在我国环境影响评价领域的法规地位。２．１．１ＩＳＣ３模型ＩＳＣ３（ＩｎｄｕｓｔｆｉａｌＳｏｕｒｃｅＣｏｍｐｌｅｘ３）模式属于第一代法规模式，是美国环保局开发的一个复合工业源空气质量扩散模式，其公式利用稳态封闭型高斯扩散方程。ＩＳＣ３模式的适用范围一般小于５０ｋｉｎ，模拟物质一般为一次污染物。模式可处理各种烟气抬升和扩散过程，如静风、风廓线指数、烟囱顶端尾流、城市建筑下洗、污染物转化、沉积和沉降等。可对点源、面源、线源、体源等多种污染源进行模拟；可输出多种污染物浓度以及颗粒物的沉积和干、湿沉降量等计算结果；污染物可选取ＳＯ：、ＴＳＰ、ＰＭ．。、ＮＯｘ等；可选择逐时、数小时、日、月及年等多种平均模拟时段。ＩＳＣ３与ＡＥＲＭＯＤ、ＡＤＭＳ对比，它的最大的优势是其操作简单，ＩＳＣ３需要的输入数据相对较少，而且可以利用ＮＷＳ（美国国家气象局）航空数据。当污染物质为惰性物质，气象条件单一时，除污染源排放参数以外，ＩＳＣ３要求气象数据为风向、风向角、大气稳定度、混合层高度、接受点地形高度、建筑物的维度。ＩＳＣ３的主要劣势是大气边界层结构知识已经发展进步到新的阶段，而模型对湍流扩散过程的模拟并没有跟上时代发展。ＩＳＣ３的局限性如下：（１）没有考虑建筑物对周围点源扩散的影响；（２）没有考虑流线反射对烟羽轨迹的影响；（３）没有考虑烟羽抬升过程中尾流速度缺失的影响；（４）没有解决近处尾流截获远处尾流中物质的问题；（５）两个下洗方程的接口不连续；（６）没有考虑低矮建筑物对周围风向影响；（７）小风稳定条件下，污染浓度估计过大。２．１．２ＡＥＲＭＯＤ模型ＡＥＲＭＯＤ由美国国家环保局联合美国气象学会组建的法规模式改善委员会开发。其目标是开发一个能完全替代ＩＳＣ３的法规模型，新模型将采用ＩＳＣ３的输入与万方数据输出结构、应用最新的扩散理论和计算机技术。２０世纪９０年代中后期，法规模式改善委员会在ＩＳＣ３模型框架的基础上成功开发出ＡＥＲＭＯＤ扩散模型，ＡＥＲＭＯＤ系统包括ＡＥＲＭＥＴ气象、ＡＲＥＭＡＰ地形、ＡＥＲＭＯＤ扩散三个模块，适用范围一般小于５０ｋｍ。该系统以高斯统计扩散理论为出发点，假设污染物的浓度分布在一定程度上服从高斯分布。可用于乡村环境和城市环境、平坦地形和复杂地形、低矮面源和高架点源等多种排放扩散情形的模拟和预测。ＡＥＲＭＯＤ是一种稳态烟羽模型。在稳定边界层（ＳＢＬ），将垂直和水平方向的浓度分布看作高斯分布。在对流边界层（ＣＢＬ），将水平分布也看作是高斯分布，但是垂直分布考虑用概率密度函数来描述。另外，在对流边界层中，ＡＥＲＭＯＤ考虑“烟羽抬举”（ｐｌｕｍｅｌｏｆｔｉｎｇ）现象：从浮力源出来的部分烟羽物质，先是升到边界层顶部附近并在那里停留一段时间，然后混合入对流边界层内部中。ＡＥＲＭＯＤ计算穿透进入稳定层的部分烟羽，允许它在某些情况下重新返回边界层内。无论在稳定边界层还是在对流边界层中，ＡＥＲＭＯＤ均考虑了弯曲烟羽导致的水平扩散加强现象。ＡＥＲＭＯＤ具有以下特点：（１）以行星边界层（ＰＢＬ）湍流结构及理论为基础。按空气湍流结构和尺度概念，湍流扩散由参数化方程给出，稳定度用连续参数表示；（２）中等浮力通量对流条件采用非正态的ＰＤＦ模式；（３）考虑了对流条件下浮力烟羽和混合层顶的相互作用；（４）对简单地形和复杂地形进行了一体化的处理；（５）可以计算城市边界层，建筑物下洗，以及干、湿沉降等清除过程。２．１．３ＡＤＭＳ模型ＡＤＭＳ模型是由英国剑桥环境研究中（ＣＥＲＣ）开发的一套先进的三维高斯型大气扩散模型，属新一代大气扩散模型，适用范围一般小于５０ｋｍ。ＡＤＭＳ可模拟点源、面源、线源和体源排放出的污染物在短期（小时平均、日平均）和长期（年平均）的浓度分布，还包括一个街道窄谷模型，适用于简单和复杂地形，同时也可考虑建筑物下洗、湿沉降、重力沉降和干沉降以及化学反应等功能。ＡＤＭＳ模型耦合了大气边界层研究的最新进展，利用常规气象要素来定义边界层结构。ＡＤＭＳ模型与其它大气扩散模型的一个显著区别是：使用了最小莫宁一奥布霍夫（Ｍｏｎｉｎ—Ｏｂｕｋｈｏｖ）长度和边界结构的最新理论，精确定义边界层特征参数；另外ＡＤＭＳ模型在不稳定条件下摒弃了高斯模式体系，采用高斯概率密度函数（ＰＤＦ）及小风对流模式。ＡＤＭＳ利用莫宁一奥布霍夫（Ｍｏｎｉｎ—Ｏｂｕｋｈｏｖ）长度表示大气稳定程度，定义用Ｌ０表示。在白天，由于地表受热，大气处于不稳定状态，这时Ｌｏ是负值；而在夜间，由于地表辐射冷却，大气处于稳定状态，这时薛文博等：国内外空气质量模型研究进展?１７?ｈ，是正值。如果ＬＤ绝对值接近于零，表明大气非常不稳定（负值时）或非常稳定（正值时）。在城市区域由于地表障碍物（如建筑物）产生的机械扰动会使得边界层趋向中性。因此，在城市区域的稳定时间段（夜间），估算的莫宁长度值可能比实际情况要偏小，即偏向稳定。为了解决这个问题，在模式中稳定时间段里设置一个最小的Ｌ０值。最小Ｌ０值根据障碍物高度对区域流场影响的大小确定。２．１．４ＣＡＬＰＵＦＦ模型ＣＡＬＰＵＦＦ是三维非稳态拉格朗日扩散模式系统，与传统的稳态高斯扩散模式相比，它能更好的处理长距离污染物传输（５０ｋｍ以上的距离范围）。它由西格玛研究公司（ＳｉｇｍａＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）开发，是ＵＳＥＰＡ长期支持开发的首选法规化模型。ＣＡＬＰＵＦＦ模型系统包括三部分：ＣＡＬＭＥＴ、ＣＡＬＰＵＦＦ、ＣＡＬＰＯＳＴ，以及一系列对常规气象、地理数据进行预处理的程序。ＣＡＬＭＥＴ气象模型用于在三维网格模型区域上生成小时风场和温度场。ＣＡＬＰＵＦＦ非稳态三维拉格朗日烟团输送模型利用ＣＡＬＭＥＴ生成的风场和温度场文件，输送污染源排放的污染物烟团，模拟扩散和转化过程。ＣＡＬＰＯＳＴ通过处理ＣＡＬＰＵＦＦ输出文件，生成所需浓度文件用于后处理及可视化。ＣＡＬＰＵＦＦ具有以下自身的优势和特点：（１）能用于模拟从几十到几百公里中等尺度的环境问题；（２）能模拟一些非稳态的情况（静小风、熏烟、环流、地形和海岸效应）；（３）气象模型包括了陆上和水上边界层模型，可以利用ＭＭ５或ＷＲＦ中尺度气象模式输出的网格风场作为观测数据，或者作为初始猜测风场；（４）采用地形动力学、坡面流参数方法对初始猜测风场进行分析，适合于粗糙、复杂地形条件下的模拟；（５）加入了处理针对面源浮力抬升和扩散的功能模块。２．２综合型区域尺度模型事实上大气污染过程异常复杂，各种污染物之间存在极为复杂的物理、化学反应及气固两相转化过程。尽管我国已确定了部分法规化模型，但这些过于简单的空气质量模型很难再现真实的大气污染过程。由于科学研究与环境决策的目的在于追求大气模拟的真实性、内生原理性和污染过程的系统性，因此在科学研究与环境决策领域较少使用ＡＤＭＳ、ＡＲＥＭＯＤ、ＣＡＬＰＵＦＦ等已有法规化模型，应用最多的均为第三代综合性空气质量模型，如：ＮＡＱＰＭＳ、ＣＡＭｘ、ＷＲＦ—ＣＨＥＭ及ＣＭＡＱ等。这些模型均具有以下共同优点：（１）充分考虑了各种大气物理过程和各污染物间的化学反应及气固两相转化过程，可模拟多污染物间的协同效应；（２）基于嵌套网格设计，可用于模拟局地、区域等多种尺度的大气环境问题；（３）基于“一个大气”的设计理念，通过一次工作万方数据可以同时模拟各种大气环境问题，特别适用于模拟０３、ＰＭ：，、酸雨等区域性复合型大气污染过程。存在的不足是：（１）对气象、污染源等基础数据要求过于苛刻。尤其是对排放清单中的污染物排放量要求具体到每一个化学物种、每一个网格及每小时。由于排放清单的复杂性，排放清单编制已成为一个新的研究领域；（２）功能灵活多样，但可操作性降低。为增加模型开发及应用的灵活性，第三代模型均无可视化操作界面，采用模块化集成设计方式，使用者必须熟悉模型的架构、基本物理化学原理及模型程序代码；（３）计算机专业知识要求大幅度提高。第三代空气质量模型计算量极大，多运行在基于ＬＩＮＵＸ操作系统的高性能集群计算机平台，需较高硬件资源及专门人员负责平台的日常管理和维护；（４）海量输入输出数据需要分析及可视化。第三代空气质量模型输入输出数据少则数百Ｇ，多则数千Ｇ，海量数据的管理、分析及可视化大幅增加了工作成本。２．２．１ＮＡＱＰＭＳ模型嵌套网格空气质量预报系统（ＮＡＱＰＭＳ）由中国科学院大气物理研究所自主开发研制。该模式系统经历了近２０年的发展，通过集成自主开发的一系列城市、区域尺度空气质量模式发展而成。ＮＡＱＰＭＳ为三维欧拉输送模式，垂直坐标采用地形追随坐标，垂直方向不等距分为１８层；水平结构为多重嵌套网格，采用单向和双向嵌套技术，水平分辨率一般为３—８１公里。ＮＡＱＰＭＳ由四个子系统组成，分别为基础数据系统、中尺度天气预报系统、空气污染预报系统和预报结果分析系统。ＮＡＱＰＭＳ可用于多尺度污染问题的研究，不但可以研究区域尺度的空气污染问题（如臭氧、细颗粒物、酸雨、沙尘等污染物的跨界跨国输送等），还可以研究城市尺度空气污染的发生机理及其变化规律，以及不同尺度之间的相互影响过程。ＮＡＱＰＭＳ模式目前主要应用于空气质量预报领域，已在北京、上海、深圳、郑州等城市的空气质量预报业务中得到大量应用。２．２．２ＷＲＦ—ＣＨＥＭ模型ＷＲＦ—Ｃｈｅｍ模式是美国最新发展的区域大气动力一化学耦合模式，是在ＮＣＡＲ开发的中尺度数值预报气象模式（ＷＲＦ）中加人大气化学模块集成而成。中尺度数值预报模式（ＷＲＦ）是一个完全可压非静力模式，对湍流交换、大气辐射、积云降水、云微物理及陆面等多种物理过程均有不同的参数化方案，可以为化学模式在线提供大气流场，模拟污染物输送（包括平流、扩散和对流过程）、干湿沉降、气相化学、气溶胶形成、辐射和光分解率、生物所产生的放射、气溶胶参数化和光解频率等过程。ＷＲＦ—ＣＨＥＭ的最大优点是气象模式与化学传输模式在时间和空间分辨率上完全耦合，实现真正的在线反馈。该模式尚在我国尚处于探索研究阶段，应用案例相对较少。