2000年以来北半球臭氧恢复趋势及其影响因子

论文摘要

平流层臭氧在全球的辐射收支和能量平衡过程中发挥了关键作用,过去几十年全球臭氧柱总量（Total Column Ozone,TCO）呈现减少的变化趋势,直到2000年开始恢复。本文利用多种卫星资料以及再分析资料,结合大气化学气候模式WACCM3,诊断分析了温度、臭氧损耗物质（Ozone-Depleting substances,ODS）、残余环流和海陆热力差异对2000-2016年不同高度上平流层臭氧恢复趋势的影响,以及东亚地区人类排放氮氧化物（NOx）对上对流层下平流层（upper troposphere/lower stratosphere,UTLS）臭氧的影响。主要得到以下结论:1.分析了TCO在2000-2016年期间的恢复趋势,利用相关分析等方法分析了平流层温度、ODS、残余环流和海陆热力差异等因子对TCO的影响。研究表明:在2000-2016年间,南北半球低纬度地区TCO存在明显的增加趋势,该趋势主要由1-10 hPa平流层臭氧增加贡献。上平流层中低纬度地区存在显著的臭氧增加趋势,两极地区存在微弱的臭氧增加趋势。上平流层臭氧增加主要受上平流层温度降低和ODS浓度减少的影响。上平流层温度降低和ODS减少造成臭氧消耗反应减弱,臭氧恢复。在中下平流层,热带地区和南半球中纬度地区臭氧减少,其主要受动力作用的影响:热带地区（0-10°N,10-20 hPa）残余环流的上升支将热带中下平流层臭氧向上向极传输,中平流层臭氧浓度减小。在南半球中下平流层中纬度地区（20-60°S,50-70 hPa）臭氧减少,这可能是因为南半球残余环流的向极支增强,将该区域的臭氧向极地传输,该区域臭氧浓度减小。西北太平洋上空和东亚上空槽区上叠加了位势高度正趋势,槽区减弱,对臭氧的辐合效果减弱,该区域臭氧减少。在欧洲-大西洋上空的脊区叠加了位势高度负趋势,欧洲-大西洋脊减弱,对臭氧的幅散作用减弱,该区域臭氧增加。2.利用臭氧监测仪（Ozone Monitoring Instrument,OMI）卫星资料和全球大气化学气候模式（Whole Atmosphere Community Climate Model,WACCM）,研究了东亚地区地表NOx排放增加对北半球UTLS区域臭氧和温度的影响。结果表明,东亚地区地表排放的NOx可以在夏、秋季输送到热带和东亚UTLS区域。在夏季,南亚高压可将东亚上空UTLS区域的NOx输送到低纬度地区。随着东亚地区地表NOx排放增加,冬季低纬度UTLS区域光化学反应增强,臭氧浓度显著增多,导致该区域增温;而中纬度UTLS区域NOx与臭氧的催化消耗反应增强,臭氧浓度显著降低,导致该区域降温。冬季UTLS区域低纬度和中高纬度之间的温度经向梯度减弱,副热带急流减弱,导致进入平流层的1波和2波强度明显减弱。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
•   1.1 平流层臭氧研究现状
•   1.2 平流层臭氧的变化
•   1.3 影响臭氧的因子
•   1.4 论文的研究内容和目的
• 第二章 模式、资料和方法
•   2.1 WACCM3模式介绍
•   2.2 资料介绍
•     2.2.1 OMI卫星资料
•     2.2.2 GOZCARD卫星臭氧资料
•     2.2.3 SWOOSH卫星臭氧资料
•     2.2.4 ERA-Iterim再分析资料
•   2.3 计算方法
•     2.3.1 残余环流
•     2.3.2 EP通量
• 第三章 平流层臭氧变化及其影响因子
•   3.1 引言
•   3.2 平流层臭氧恢复趋势的时空分布特征
•   3.3 影响平流层臭氧恢复的因子
•   3.4 结论
• 第四章 东亚地区氮氧化物的排放对平流层臭氧及气候的影响
•   4.1 引言
•   4.2 资料和方法
•     4.2.1 OMI卫星臭氧数据
•     4.2.2 模式模拟和实验设置
• x对UTLS区域臭氧的影响'>  4.3 东亚排放NO_x对UTLS区域臭氧的影响
• x对UTLS区域温度的影响'>  4.4 东亚排放NO_x对UTLS区域温度的影响
•   4.5 结论
• 第五章 结论与展望
•   5.1 全文总结
•   5.2 不足与展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 肖娜

导师: 田文寿

关键词: 平流层臭氧恢复,残余环流,东亚地区,氮氧化物

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 兰州大学

分类号: P421.32

总页数: 56

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