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研究中国地面臭氧时空分布特征

张玉强  
【摘要】:本次研究通过大气化学传输模式以及有限的O_3地面观测数据研究证明,中国各地区O_3浓度并不是在夏季存在峰值,而是存在着低谷现象,这与同纬度的美国和欧洲等地不同;而且低谷出现以及持续的时间随着地域的不同而有所变化。我们利用GEOS-Chem大气化学传输模式以及TES卫星数据研究了中国地面O_3浓度的时间和空间分布规律。首先,我们利用已有的地面观测数据以及TES数据对GEOS-Chem嵌套模式的准确性进行了验证;其次,我们分别通过关闭中国地区以及全球人为源排放的方法,分析了来自于中国本地源以及外界源对中国地面O_3浓度分布的影响,并且利用O_3的离线标记化模拟确定了不同外界源,如欧洲和北美等地污染物传输的季节变化;我们还分析了自然源对地面O_3浓度的影响;最后我们利用TES提供的三年的观测数据的资料简要分析了2006年厄尔尼诺现象对中国地区带来的O_3与CO浓度的年际变化。 中国地区O_3浓度的背景值呈现明显西高东低的地域变化,年平均值从西部地区的55ppb到东南地区的20ppb,这与中国地区的海拔变化以及O_3的生命周期有关;通过敏感性分析证明,中国地区O_3自然源背景值占了O_3浓度的50%以上。外界污染背景值年平均值变化为12.6ppb,在夏季最低,春季最高,主要受污染物的跨界传输以及O_3生命周期的季节变化影响。中国本地人为源排放带来的O_3浓度的变化则是在夏季和秋季最高,冬季最低,最高值出现在人口密度较大、经济发展快的中国北方和南方地区,最高值可达20—25ppb。根据O_3的离线标记化模拟证明,在夏季,来自于北半球同纬度地区的影响也呈现最低,其中北美和欧洲对中国大部分地区O_3地面浓度都会带来影响。东南亚地区对中国南方的影响比北美和欧洲都要大,最高值影响是在夏季。以上研究证明,夏季季风对于中国地区O_3浓度时空分布起着决定性影响。 利用TES卫星2005年到2007年八月份到十二月份的数据分析发现,受厄尔尼诺现象的影响,2006年中国大部分地区CO以及O_3浓度比2005年和2007年同期都要高,主要集中在30oN以南地区。其中对于O_3的变化是在十月份达到峰值,而对于CO的影响则是在十一月份达到最大。


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