基於MAX-DOAS觀測的北極地區對流層BrO的分布和變化機制探索

《基於MAX-DOAS觀測的北極地區對流層BrO的分布和變化機制探索》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由羅宇涵擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於MAX-DOAS觀測的北極地區對流層BrO的分布和變化機制探索
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：羅宇涵
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

BrO參與對流層大氣中多種化學過程，改變大氣氧化性，是大氣中重要的活性鹵素化合物。北極地區是大氣BrO研究的關鍵區域，對北極及周邊地區大氣對流層BrO的產生機制以及BrO對極地邊界層臭氧的化學破壞過程的研究已成為近年來極地大氣研究的重要前沿。然而，目前對北極地區對流層BrO的近地觀測仍十分有限，而且由於BrO的活性較強且在大氣中的濃度很低（1E-12量級），對觀測技術也提出了很高的要求。 本項目擬通過高分辨的多軸被動差分吸收光譜（MAX-DOAS）技術，在北極新奧爾松地區和北冰洋海冰覆蓋區分別採用地基和船基的方式開展對流層BrO的線上觀測，獲得北極區域BrO濃度的連續、實時變化和垂直分布信息，了解北極地區對流層BrO的分布規律。通過本項目的研究，系統地描繪北極地區對流層BrO的源匯分布和變化趨勢，揭示BrO的產生機制和變化因素，繼而為進一步研究極區對流層臭氧損耗機制提供依據。

結題摘要

本項目採用地基被動多軸差分吸收光譜方法對北極新奧爾松地區BrO等痕量氣體柱濃度進行了連續探測，完成了適用於極地地區的痕量氣體遙測系統構建，最佳化了鹵氧自由基的反演算法，連續觀測結果高分辨得捕捉到了2015年春夏極地邊界層特有的溴氧自由基爆發過程，為研究北極地區鹵氧自由基的源匯分布和反應機制提供了寶貴的科學依據。結果顯示，在臭氧損耗事件期間邊界層BrO高達約50ppt。通過結合海冰、氣象數據和後向軌跡模型計算，認為BrO爆發與海冰分布和氣團來源有關，控制因素複雜，BrO的儲庫形式主要與海水鹽度和pH值有關。結合地面臭氧和氣態汞的變化，分析了溴爆發對當地大氣氧化性和生態環境的影響。本項目為更好的理解極地邊界層活性鹵素物質的化學過程，完善活性鹵素化合物源匯機制模型的關鍵參數，揭示極地邊界層大氣氧化性變化過程提供了依據。