本文選題：高溫熱浪 + 近地面臭氧　； 參考：《南京大學》2017年碩士論文

【摘要】：在全球變暖的背景下,高溫熱浪極端天氣事件愈發(fā)頻繁,通常還伴隨著高臭氧污染事件,對氣候變化、生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生不可忽視的影響。在長三角地區(qū),隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的不斷加快,夏季高溫天氣時常發(fā)生,臭氧污染問題日益嚴重,因此開展高溫條件下臭氧污染物的形成機理及輻射效應研究具有重要的科學意義。本文綜合運用資料診斷和數(shù)值模擬的方法,分析了長三角地區(qū)夏季近地面臭氧和氣溫的變化特征,探討了高溫期間影響高臭氧的主要過程和機理,研究了對流層中下層臭氧增加帶來的輻射效應。主要研究結果如下:首先,基于2013-2016年近地面臭氧和氣溫的觀測資料,分析了長三角夏季臭氧和氣溫的變化特征。分析表明:長三角典型城市臭氧的日變化呈單峰型特征,峰值出現(xiàn)在當?shù)貢r間下午三點左右,夏季臭氧的平均濃度為31.7±20.3ppb,略高于北半球臭氧背景濃度,且有逐年增長的趨勢,上海、南京、杭州和合肥的臭氧增長率分別為+0.06ppb/yr、+2.31ppb/yr、+0.25ppb/yr 和 +1.58ppb/yr。2013(?)和2016是顯著的高溫熱浪年,最高氣溫達41℃,異常高溫天氣在整個夏季所占比例分別達到47.3%和27.0%。臭氧濃度和溫度存在顯著的正相關關系,在不同的溫度范圍,臭氧表現(xiàn)出不同的增長速率,當溫度在17-28℃之間,臭氧隨溫度升高變化平穩(wěn);溫度在28-38℃之間時,臭氧隨溫度快速增長,增速可達4-5ppb/℃;溫度在38℃以上時,臭氧隨溫度升高濃度緩慢增加。其次,利用EIN15再分析資料和臭氧觀測資料對區(qū)域氣候化學模式RegCM-CHEM4進行了評估,通過選取典型的高溫熱浪和非高溫熱浪個例,探究了高溫期間高濃度臭氧的主要形成過程。結果表明:RegCM-CHEM4能夠較好地模擬出我國氣象場和臭氧濃度場的主要特征,氣象場模擬結果與再分析資料基本一致,模擬臭氧的歸一化平均偏差均在±0.2 ppb以內(nèi)。高溫熱浪和非高溫熱浪的個例研究表明,夏季高溫和臭氧具有很好的空間相關性,高值區(qū)主要集中在華北平原、長三角和四川盆地,熱浪與非熱浪期間臭氧差異最高可達45 ppb。過程分析發(fā)現(xiàn),化學反應增強是引起高溫熱浪期間臭氧增加的主要原因,可造成臭氧最大增加12ppb,干沉降作用的削弱使得臭氧微量增加約0.2～0.4ppb,垂直湍流和水平平流在高溫條件下有利于臭氧的清除,但量級很小,不同過程最終的共同作用導致熱浪期間對流層臭氧濃度增加。高溫熱浪期間,海上更少的水汽輸送使得長三角地區(qū)相對濕度減少,導致云量的減少,造成到達地面的短波輻射通量增加,從而促進臭氧的化學生成。最后,通過對區(qū)域氣候化學模式RegCM-CHEM4中輻射傳輸方案的改進,定量分析了 2013年夏季對流層中下層臭氧增加引起的輻射效應。利用模擬計算的時空非均勻的臭氧濃度替代輻射模塊中的氣候態(tài)臭氧廓線,估算了對流層臭氧增加后引起的輻射變化。結果表明:對流層中下層臭氧明顯高于氣候態(tài)平均臭氧,主要體現(xiàn)在約750hPa以下,6、7、8月平均分別增加4.85 ppb、3.29 ppb和3.92 ppb,柱濃度含量分別增加1.05 DU、0.580 DU和0.726 DU。由于對流層臭氧增加吸收了更多的地氣長波輻射,到達大氣頂?shù)妮椛渫繙p少,晴空條件下減少量為-0.033W/m2。此外,增加的臭氧也能發(fā)射長波輻射,地表長波輻射通量略有增加,晴空條件下平均改變量0.063 W/m2。輻射通量的改變直接引起對流層溫度的變化,大氣溫度的主要變化區(qū)域與臭氧增加區(qū)域基本一致,750hPa以下的中緯度地區(qū)溫度呈現(xiàn)正變化。對流層臭氧每增加1 DU,大氣溫度升高0.04℃。此外,臭氧增加還會導致云量減少、感熱通量和邊界層高度增加,但變化幅度相對較小。
[Abstract]:In this paper , the effects of ozone and air temperature on climate change , ecosystem and human health were studied by means of data diagnosis and numerical simulation . The results show that the ozone concentration in the middle and lower reaches of the convective layer is higher than that of the climatic state . The results show that the ozone concentration in the middle and lower reaches of the convective layer is increased by about 0.2 锝，

本文編號：1996458