资源描述：
《来大气甲烷浓度的长期变化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第60卷第5期气象学报Vol.60,No.52002年10月ACTAMETEOROLOGICASINICAOctober2002150年来大气甲烷浓度的长期变化张仁健(中国科学院大气物理所,大气边界层物理和大气化学国家重点实验室,北京,100029)摘要应用作者建立的全球二维大气化学模式,采用2种CH4排放源的长期增长方案,同时考虑了CH4排放源以及对OH自由基浓度有重要影响的CO和NOx排放源的长期变化,模拟了CH4和OH从1840~2020年的长期变化趋势。考虑了世界人口增长的排放源方案可以更好地模拟CH4的长期变化
2、,模拟结果表明,工业革命前的大气-99CH4浓度和年排放总量分别为76010(V/V)和28010kg,1991年大气CH4的浓度和年排放总量分别为-99531611.910(V/V)和533.910kg,对流层OH自由基数浓度从1840年的7.1710分子数/cm下降到199153年的5.7910分子数/cm,降低了19%。工业革命以来大气CH4的增长一方面是由于CH4排放源的增长,另一方面是由于大气OH浓度的下降。关键词:全球二维大气化学模式,CH4,排放源,增长率,OH自由基。km范围内的大气。模式的水平分辨率为5,垂直1引言分辨率为1km。模式的流场采用非绝热加热
3、率计[6][7]研究表明自工业革命以来CH4浓度增长了1算的剩余环流,扩散系数取自有关参考文献。[1]采用了二维交替方向隐式格式方法对物质连续倍多。但在过去的几十年中,CH4的增长速率不[8,9]是定常的,20世纪70年代末、80年代初CH4年增方程求解,时间步长取为8h。温度场和水汽场长率较大,但80年代后期有所减少[2],1992年大气取自1990年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)多[3]年月平均资料。甲烷增长速率大幅度降低。工业革命以来CH4浓度的增长主要与人类活动引起的CH4排放源的2.2化学机制增长有关[3,4];同时CH模式考虑了34种大气成分和104个化学和光
4、4浓度的增长会导致大气中OH浓度的下降,OH浓度的下降会引起大气中CH4化学反应,具体化学机制见文献[5]。化学反应系数[13,14]的增长,这里存在一个正反馈过程。考虑到大气主要参考文献[9~12],光解系数是根据资料CH4的最主要的汇是与OH自由基发生反应,在研计算得到的月平均值。究CH4长期变化时,必须考虑OH自由基浓度的长2.3排放源模式的动力框架、化学机制、排放源处理、边界期变化。条件和计算方法及模式验证等详细内容,可见文献在本研究中,运用作者初步建立的全球二维大气化学模式[5],采样二种不同排放源方案,对CH[5,15]。模式中对CH4,CO和NOx的排放源进行4及O
5、H浓度的长期变化趋势进行了模拟研究。了参数化处理。CH4,CO和NOx的排放源被参数[12]化为纬度和时间(季节和年际)的函数。排放源2模式简介[16]源强主要根据IPCC。2.1模式结构美国大气海洋局的全球气候变化监测计划在全模拟区域包括了从南极到北极、从地面到20球设立了23个观测站,获得了全球地面CH4观测初稿时间:2000年5月28日;修改稿时间:2001年9月6日。资助课题:中国科学院知识创新工程重大项目中国陆地和近海生态系统碳收支研究(KZCX1-SW-01),中国科学院引进国外杰出人才计划(全球环境变化-C循环)及中国科学院知识创新工程项目(KZCX2-
6、204)。5期张仁健:150年来大气甲烷浓度的长期变化621资料[16,17]。从20世纪80年代起开始应用模式研0.01312(y-1840)NOxSNO=20+3.2(e-1)x[6,12]究CH4的纬度和季节变化。与其它国内外二式中y为年,方案A根据是1840和1990年的排放维模式相比,本模式有2个特点:(1)能够很好地模量按指数规律增长,接近线性增长。而方案B根据拟OH浓度分布。由于大气中60%以上的OH通过排放源结合世界人口增长[19]得到,对于以上两个排[18]与CO反应消耗。因此考虑大气中CO浓度的纬放
7、源方案,CH94源排放量在1840年均为28010度变化特别是季节变化是非常重要的。而许多模式kg,1990年均为526109kg,在1990年前,方案A没有考虑CO季节变化。本模式考虑了CH4,CO和的年排放量高于方案B的年排放量,1990年后方案NOx的纬度和季节变化,因而模拟的OH分布更合A的年排放量低于方案B的年排放量(图1)。从年[19]理。以前的一些甲烷模式研究中,地面CO作为排放量增长速度看,1840~
