澳大利亚达尔文地区对流层co、o_2c3_和气溶胶的飞机观测资料分析

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1、澳大利亚达尔文地区对流层CO、03和气溶胶的飞机观测资料分析第一章绪论本文通过分析澳大利亚北部地区伴随生物质燃烧现象和季风环流转换时期的对流层CO、03浓度和气溶胶粒子浓度和谱分布的垂直分布，对比它们在不同气象时期的变化，揭示了生物质燃烧对当地对流层大气化学成分的影响：同时利用当地深对流云出流区云砧个例，探讨了深对流云对上述气体的垂直输送作用。1．1研究意义和选题根据生物质燃烧主要有草原大火、森林大火和农田焚烧三种形式，是产生温室气体和大气颗粒物的重要途径。燃烧产物会对局地乃至全球的气候产生影响【l】o生物体燃烧产生的大量CO、C02、C地、非甲烷

2、碳氢化合物OnmC)和氮氧化物(NOx=NO+N02)排放到大气中，这些气体成分在太阳光的作用下就可以产生高浓度的臭氧／2-51。据估计，大约占全球40％的二氧化碳和38％的对流层臭氧归因于生物质燃烧过程旧。这些燃烧产物及所产生的臭氧可以被气流输送到下风方向地区【碉，进而影响下风地区近地层03的含量以及对流层03的垂直分布p。101。对流层03在近地层大气中占有特殊的地位，它不仅是一种重要的温室气体，还作为一种很强的氧化剂，通过参与大气化学反应而影响其他组分在大气中的含量【11-12]。对流层03通过光化学反应产生的二次有机污染物，给人类健康、动植

3、物的生长和生态环境带来严重的影响和危害。此外，全球范围内对流层03浓度的增大会影响地．气系统的辐射平衡，进而引起气候变化【13】。另一方面，燃烧会放出大量颗粒物，燃烧产生的颗粒物大约可占全球颗粒物排放量的7％【6】，它们除了影响人类健康外，还会在对流作用下被抬升到高空，间接影响降水以及辐射平衡，进而影响全球气候。因此，对生物质燃烧的研究具有重要的现实意义。1．2国内外研究进展生物质燃烧在热带和亚热带地区发生最为频繁。非洲和南美地区燃烧排放的CO和NOx占全球生物质燃烧排放量的绝大部分，而东南亚、印度尼西亚和澳大利亚的排放量也会产生很大的影响【141

4、。近些年来，人们借助地面和飞机观测，广泛研究了生物质燃烧对非洲、南京信息工程大学硕士学位论文南美、印度尼西亚、澳大利亚和东南亚地区对流层大气化学成分的影响‘15捌】，包括这些燃烧烟流粒子对上述区域辐射收支阱彩1和云微物理过程的影响【2钔。而南太平洋和赤道太平洋上空的飞机观测资料也印证了上述区域燃烧烟流的长距离输送【25-26]。大量模式也被用于模拟对流层化学成分垂直分布的交化对燃烧产物的响应。Logan-T：1981匀e1271通过计算得出全球每年生物质燃烧释放cO总量可达到600×10129；Greenbe唱【28】也在1984年对此进行了计算并

5、得出全球生物质燃烧释放的CO总量为800X10129，年，以上结果与Seilerl974【291年计算得出的全球工业污染的CO排放总量640×10129，年相当。Fishm孤1301通过分析1984年MeasurementofAirPollution(MAPS)卫星和TotalOzoneMappingSpectrometer(TOMS)的探测结果，发现热带地区高浓度的03和CO可能来自大面积的生物质燃烧以及盛行风对燃烧烟流的输送。在源区，高浓度的03可以被输送到自由对流层，并且CO和03可以在该高度上通过远距离平流输送的作用到达几千公里以外的下风向

6、地区。Streetst311等人通过计算得出：东南亚的森林、热带稀树草原和秸秆在干季的燃烧产物是该地区几个国家NOx、CO和NMHCs的主要来源。在PacificExploratoryMission(PEM)-WestB试验中，飞机也探测到东南亚地区生物质燃烧烟流中03浓度的增加[8,32】。Pochanartl33Ⅸ1在泰国的地面观测试验也表明，CO、03在于季受生物质燃烧影响强烈。郑永光等[35-361在对2001年春季华南地区对流层中下层臭氧浓度的个例分析中发现，东南亚地区和南亚地区的生物体燃烧产物能够使得昆明、香港等地对流层中下层的臭氧浓度

7、升高。陈新梅等【37】采用区域气候模式与大气化学模式相耦合的模式系统模拟中国南部对流层臭氧垂直分布变化量对东南亚生物质燃烧排放源强变化的响应程度，结果表明，源区对流层臭氧浓度垂直分布对燃烧源强变化十分敏感，下游区次之，特别是在对流层的中低层，燃烧源对源区臭氧的贡献比下游区要大得多；而源区和下游区的对流层中高层受影响程度相当。Kondo[38】等人在2001年2．4月(干季)的TRACE．P(TransportandChemicalEvolmionOverthePacific)试验中，发现当地的对流活动可以将该时期受燃烧影响较强的边界层空气抬升到自由

8、对流层，并在向东平流输送作用下到达太平洋西部(30。N以南)的飞机采样区域。他们发现生物质燃烧是采样区域CO、氯化甲烷(C