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基于卫星资料和WRF-Chem模式的LNOx对青藏高原臭氧低值区的影响研究

基于卫星资料和WRF-Chem模式的LNOx对青藏高原臭氧低值区的影响研...

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作者：刘舟南京信息工程大学

学位级别：硕士

为了确认青藏高原及其周边地区闪电产生的氮氧化物(LNO)对于青藏高原氮氧化物(NO=NO+NO)、臭氧(O)对流层柱浓度以及不同高度范围内O的影响,本文首先利用LIS/OTD与OMI卫星格点资料对2005-2013年间青藏高原地区闪电与对流层NO垂直柱浓度(N... 详细信息

为了确认青藏高原及其周边地区闪电产生的氮氧化物(LNO)对于青藏高原氮氧化物(NO=NO+NO)、臭氧(O)对流层柱浓度以及不同高度范围内O的影响,本文首先利用LIS/OTD与OMI卫星格点资料对2005-2013年间青藏高原地区闪电与对流层NO垂直柱浓度(NOVCD)月均值变化以及年际变化之间的相关性进行了讨论;接着使用WRF-Chem模式分析了2010年7月青藏高原地区LNO的来源及其对于该地区NO对流层垂直柱浓度的贡献,对青藏高原本地LNO以及周边地区产生后输送进入青藏高原的LNO分别进行了讨论;最后利用WRF-Chem模式研究了LNO总量以及当LNO产生变化时对于青藏高原臭氧低值区的影响,并分析了不同来源的LNO对于青藏高原O的影响范围,得到的主要结论如下:(1)虽然青藏高原闪电与NOVCD在月变化趋势上存在强正相关性,但当研究范围内闪电增加时,NOVCD反而有所减少。在年际变化上,闪电与NOVCD的相关性几乎消失。利用WRF-Chem对青藏高原LNO与NO模拟后发现:尽管LNO是青藏高原NO重要的源,但其它非闪电源对青藏高原NO垂直浓度柱也有重要影响;青藏高原LNO主要由周边地区雷暴产生后输送进入青藏高原地区;受扩散作用与化学的非线性作用影响,当青藏高原LNO增加或减少时NO并不一定会随之变化。以上三个原因可以对卫星观测结果进行解释。(2)LNO整体上使青藏高原O增加,但增量相对于O低值小了一个量级,说明LNO对于青藏高原O的变化作用较小。当青藏高原LNO略有减少时,青藏高原南部O增量有所减少,但青藏高原中部与北部O增量反而有所增加,表明青藏高原南北部O所处控制区不同,当青藏高原地区LNO产生变化时,需要根据当地情况进行具体分析。(3)LNO对于青藏高原O的影响在垂直方向上主要呈C型结构,但在青藏高原南北部存在一定差异。LNOx主要使青藏高原南部对流层下部(0-6km)LNO增加,对于青藏高原O的抑制作用主要出现在青藏高原北部离地10-12km高度处。对流层顶O增量要低于对流层下部区域,且出现了高值区的北移现象。由于在10km以下高度青藏高原LNO主要由传输的LNO构成,而在UTLS区域青藏高原本地LNO对于青藏高原LNO的贡献水平逐渐超过输送的LNO,说明青藏高原对流层下部O的变化主要受输送的LNO影响,而在UTLS区域青藏高原本地LNO对于O的变化也起重要作用。

关键词：闪电氮氧化物青藏高原臭氧低值区输送作用 WRF-Chem

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