大氣甲烷濃度的控制因子及對大氣氧化劑的影響

《大氣甲烷濃度的控制因子及對大氣氧化劑的影響》是依託北京大學，由張霖擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大氣甲烷濃度的控制因子及對大氣氧化劑的影響
• 項目負責人：張霖
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

大氣甲烷對於氣候變化和空氣污染都有著重要的研究意義。它是僅次於二氧化碳的最主要的人為溫室氣體，同時也影響對流層的氧化劑氣體，如OH自由基和臭氧，從而影響大氣對污染的清除能力。我們對控制甲烷濃度的因子及它對大氣氧化劑的影響尚未清楚。本項目將套用地面網路和多個衛星儀器的觀測資料分析大氣甲烷在1985-2012年間的年際變化。本項目將套用污染物歷史排放清單和再分析氣象場進行近30年的全球大氣化學模擬，分析對流層OH濃度的年際變化及對甲烷濃度年際變化的影響。本項目將結合地面甲烷碳-13 (C-13) 同位素觀測和衛星觀測資料（SCIAMACHY和GOSAT），套用大氣化學模型模擬甲烷C-13同位素，並套用伴隨模式反演估計甲烷的排放源，從而分析不同種類源的全球分布、相對貢獻和變化。本項目將進一步分析近30年來大氣甲烷濃度的年際變化引起的對流層OH和臭氧的變化，認識甲烷對氣候變化和大氣污染的影響程度。

結題摘要

大氣甲烷對於氣候變化和空氣污染均有著重要意義。它是僅次於二氧化碳的最主要的人為溫室氣體，同時也影響對流層大氣氧化性，如OH 自由基和臭氧濃度，從而影響大氣對污染的清除能力。本項目旨在結合地面、衛星甲烷觀測和大氣化學模型分析近30年來大氣甲烷濃度的年際變化和趨勢，量化人為和自然甲烷排放源的相對貢獻和年際變化，進一步認識大氣甲烷濃度變化對對流層氧化性氣體（例如臭氧）的影響。項目綜合分析了NOAA地面監測網路、SCIMACHY、GOSAT衛星儀器和飛機航測等資料，驗證了各觀測資料評估2000年以來大氣甲烷濃度變化趨勢的一致性。1990年以來大氣甲烷濃度平均每年以5.6%的速率增加，從2000年開始甲烷濃度基本保持不變，之後於2007年又以平均每年5-6%的速率增加。現有全球人為甲烷排放估算（2010年為372百萬噸）並不能解釋大氣甲烷濃度的年際變化。大氣甲烷C-13同位素觀測自2007年呈現下降趨勢，反映了C-13同位素含量低的排放源（包括農業排放、垃圾填埋、自然濕地排放）排放增大，或者C-13含量高的排放源（例如化石燃料燃燒、生物質燃燒等）排放減少。項目發展了大氣化學模型的甲烷C-13同位素模擬，然而C-13模擬結果存在明顯低估，可能反映了全球森林燃燒排放源的嚴重低估。項目發現OH濃度對大氣甲烷濃度的模擬有著重要的影響。對流層平均OH濃度降低5%，全球平均甲烷濃度升高3%（60 ppbv）。項目進一步解析了近二十年來對流層臭氧變化趨勢的驅動因子，明確了大氣甲烷濃度變化對亞洲和南半球對流層臭氧變化趨勢的影響程度。項目已支持發表SCI論文9篇，培養博士生3名。