長(zhǎng)三角高溫?zé)崂似陂g臭氧的形成機(jī)理及輻射效應(yīng)研究
發(fā)布時(shí)間：2018-06-08 16:33
本文選題：高溫?zé)崂?/strong> + 近地面臭氧 ； 參考：《南京大學(xué)》2017年碩士論文
【摘要】：在全球變暖的背景下,高溫?zé)崂藰O端天氣事件愈發(fā)頻繁,通常還伴隨著高臭氧污染事件,對(duì)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(zhǎng)三角地區(qū),隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快,夏季高溫天氣時(shí)常發(fā)生,臭氧污染問(wèn)題日益嚴(yán)重,因此開(kāi)展高溫條件下臭氧污染物的形成機(jī)理及輻射效應(yīng)研究具有重要的科學(xué)意義。本文綜合運(yùn)用資料診斷和數(shù)值模擬的方法,分析了長(zhǎng)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(guò)程和機(jī)理,研究了對(duì)流層中下層臭氧增加帶來(lái)的輻射效應(yīng)。主要研究結(jié)果如下:首先,基于2013-2016年近地面臭氧和氣溫的觀測(cè)資料,分析了長(zhǎng)三角夏季臭氧和氣溫的變化特征。分析表明:長(zhǎng)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(dāng)?shù)貢r(shí)間下午三點(diǎn)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(zhǎng)的趨勢(shì),上海、南京、杭州和合肥的臭氧增長(zhǎng)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?zé)崂四?最高氣溫達(dá)41℃,異常高溫天氣在整個(gè)夏季所占比例分別達(dá)到47.3%和27.0%。臭氧濃度和溫度存在顯著的正相關(guān)關(guān)系,在不同的溫度范圍,臭氧表現(xiàn)出不同的增長(zhǎng)速率,當(dāng)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(shí),臭氧隨溫度快速增長(zhǎng),增速可達(dá)4-5ppb/℃;溫度在38℃以上時(shí),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(cè)資料對(duì)區(qū)域氣候化學(xué)模式RegCM-CHEM4進(jìn)行了評(píng)估,通過(guò)選取典型的高溫?zé)崂撕头歉邷責(zé)崂藗�(gè)例,探究了高溫期間高濃度臭氧的主要形成過(guò)程。結(jié)果表明:RegCM-CHEM4能夠較好地模擬出我國(guó)氣象場(chǎng)和臭氧濃度場(chǎng)的主要特征,氣象場(chǎng)模擬結(jié)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?zé)崂撕头歉邷責(zé)崂说膫�(gè)例研究表明,夏季高溫和臭氧具有很好的空間相關(guān)性,高值區(qū)主要集中在華北平原、長(zhǎng)三角和四川盆地,熱浪與非熱浪期間臭氧差異最高可達(dá)45 ppb。過(guò)程分析發(fā)現(xiàn),化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)是引起高溫?zé)崂似陂g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(jí)很小,不同過(guò)程最終的共同作用導(dǎo)致熱浪期間對(duì)流層臭氧濃度增加。高溫?zé)崂似陂g,海上更少的水汽輸送使得長(zhǎng)三角地區(qū)相對(duì)濕度減少,導(dǎo)致云量的減少,造成到達(dá)地面的短波輻射通量增加,從而促進(jìn)臭氧的化學(xué)生成。最后,通過(guò)對(duì)區(qū)域氣候化學(xué)模式RegCM-CHEM4中輻射傳輸方案的改進(jìn),定量分析了 2013年夏季對(duì)流層中下層臭氧增加引起的輻射效應(yīng)。利用模擬計(jì)算的時(shí)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(duì)流層臭氧增加后引起的輻射變化。結(jié)果表明:對(duì)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(duì)流層臭氧增加吸收了更多的地氣長(zhǎng)波輻射,到達(dá)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(zhǎng)波輻射,地表長(zhǎng)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(duì)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(duì)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(huì)導(dǎo)致云量減少、感熱通量和邊界層高度增加,但變化幅度相對(duì)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(hào)：1996458
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