研究中国地面臭氧时空分布特征

论文摘要

本次研究通过大气化学传输模式以及有限的O3地面观测数据研究证明，中国各地区O3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O3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O3浓度分布的影响，并且利用O3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O3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O3与CO浓度的年际变化。中国地区O3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O3的生命周期有关；通过敏感性分析证明，中国地区O3自然源背景值占了O3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O3生命周期的季节变化影响。中国本地人为源排放带来的O3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O3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O3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O3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O3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O3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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 卫星遥感数据
• 1.2.1 卫星数据的特点
• 1.2.2 TES卫星数据的验证和应用
• 1.3 GEOS-Chem模型介绍
• 1.3.1 大气化学模型概述
• 1.3.2 大气模式的分类
• 1.3.3 GEOS-Chem全球-东亚嵌套模式的介绍
• 1.3.4 GEOS-Chem污染物排放清单介绍
• 1.4 研究目的、内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 GEOS-Chem全球-嵌套模型结果的验证
• 3与CO的比较'>2.1 西伯利亚东部地区O₃与CO的比较
• 2.2 中国地区站点月平均数据比较
• 2.3 航测数据与模型结果的验证
• 3柱浓度季节变化分析'>2.4 对流层O₃柱浓度季节变化分析
• 2.5 嵌套模式验证总结
• 3浓度季节分布以及来源分析'>第3章 中国地区地面O₃浓度季节分布以及来源分析
• 3.1 TES 卫星反演结果
• 3.1.1 TES 数据处理过程
• 3.1.2 TES 结果验证
• 3浓度季节分布'>3.1.3 TES 分析中国地区O₃浓度季节分布
• 3.2 GEOS-Chem嵌套模式结果分析
• 3浓度'>3.2.1 源类别分析中国地区地面O₃浓度
• 3的外界区域贡献率'>3.2.2 中国地面O₃的外界区域贡献率
• 3分布的影响'>3.2.3 自然源对中国地区地面O₃分布的影响
• 3浓度年际变化'>第4章 TES卫星观测中国地区O₃浓度年际变化
• 4.1 厄尔尼诺简介
• 3和CO的年际变化'>4.2 中国地区O₃和CO的年际变化
• 第5章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果