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《南京信息工程大学》 2011年
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平流层臭氧对人类活动的非线性响应机理分析

闫建军  
【摘要】:本文改进了Yang Brasseur(1994)建立的平流层臭氧光化学反应箱模式,在原有模式基础上引进溴族,并考虑了辐射反馈效应,以中纬度地区平流层下部约18KM处的臭氧光化学过程为基础,建立了平流层臭氧异相光化学箱式模式,分为四种情形:模式—(Ox/HOx/ NOx/Clx/Aerosol)、模式二(Ox/HOx/NOx/Clx/Brx/Aerosol)、模式三(Ox/HOx/NOx/Clx/ Aerosol/T)、模式四(Ox/HOx/NOx/Clx/Brx/Aerosol/T)。分析大气成分平均态的变化,研究在不同气溶胶表面积条件下,以及在不同的外源强迫条件下,平流层臭氧对人类活动(NOx,Clx,BrOx)排放的依赖性,着重研究在溴族、温度辐射反馈效应参与前后,外源物质对系统影响的不同。 单就气溶胶本身来说,它对臭氧光化系统的影响能力是有限的。氮氧化物本身是臭氧的消耗物质,但是在做试验时我们发现,在当前状态附近,氮氧化物的增加会导致臭氧浓度的上升。当排放量继续增加时,臭氧浓度达到最大值后开始下降。 氯化物对系统结构的影响比较大。随着氯化物排放强度增加,臭氧浓度经历了慢快慢的变化过程,并且是从一个较高的浓度状态,下降到一个低浓度状态。在于气溶胶的耦合过程中,还发现当气溶胶浓度较高时,氯化物的排放会导致系统出现周期解。 溴化物的加入,对其他物质变化所造成的曲线结构的影响要依赖于气溶胶的作用,其本身对系统结构的影响较小。溴族的加入使得氮氧化物对臭氧的影响曲线变化较大,使得原本出现臭氧浓度增长的过程消失;对氯族也有影响,仅使出现周期解的范围缩小,并且出现稳定解和周期同时存在的现象。溴族本身对臭氧的影响能力较强,它的增加,会导致臭氧浓度显著下降。 对比三种控制参量,我们发现,在对系统结构的影响方面,氯族溴族氮族。单纯对臭氧浓度的影响效率方面,溴族氯族氮族。气溶胶本身对光化系统结构的影响有限,但是当和其他三种外源物质耦合作用时,可以导致系统发生结构失稳。并且气溶胶对氮族的影响最大,氯族次之,溴族最小。 在模式三和模式四中,温度变化的趋势和臭氧变化趋势几近相似。当臭氧为稳态时,温度也呈现稳态,当臭氧为周期性震荡时,温度也随着周期性震荡。在模式四的研究中,发现虽然臭氧浓度下降了三个数量级,但温度却只下降了3K左右。从我们的研究结果来看,化学成分的变化,并不是导致臭氧层温度变化的主要因素。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P421.32

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