1994-2009年華南對流層臭氧年際和長期變化特徵及其成因

《1994-2009年華南對流層臭氧年際和長期變化特徵及其成因》是依託南京大學，由丁愛軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：1994-2009年華南對流層臭氧年際和長期變化特徵及其成因
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：丁愛軍
• 依託單位：南京大學

項目摘要

本項目基於1994年至2009年期間華南沿海地區的各類對流層大氣臭氧監測數據（包括香港鶴嘴本底站、臭氧垂直探空和商用飛機觀測計畫MOZAIC航測數據等）以及各類氣象資料和衛星反演數據，通過尺度分離等的統計方法和大氣化學輸送模型（MOZART4）模擬，綜合研究華南地區對流層本底大氣臭氧年際及長期變化特徵，揭示控制華南本底臭氧年際變化以及長期趨勢的關鍵氣象要素及其與東亞季風指數之間的聯繫，認識東亞季風及其伴隨的氣溫、輻射和環流等因素變化對臭氧年際變化的定量貢獻，並掌握華南對流層低層大氣臭氧濃度變化趨勢與我國東部沿海地區人為源排放增加之間的定量關係。本項目對於認識和理解人類活動對大氣環境的影響以及區域氣候變化與大氣環境的相互關係具有重要的科學意義。

結題摘要

本項目計畫基於1994-2009年期間華南沿海地區各類對流層大氣臭氧數據及各類氣象資料和衛星資料，通過統計和傳輸模擬綜合研究華南地區對流層本底臭氧年際及長期變化特徵，揭示控制華南本底臭氧年際變化以及長期趨勢的關鍵氣象要素及其與東亞季風指數之間的聯繫，認識相關氣象要素對於臭氧年際變化的定量貢獻，並掌握對流層低層大氣臭氧濃度變化趨勢與我國東部沿海地區人為源排放增加之間的定量關係。項目實施過程中立足於既定核心科學問題和研究目標，在研究資料對象上重點針對1994-2010年香港鶴嘴站的臭氧和一氧化碳觀測資料、多個空氣品質監測點資料、臭氧探空資料等開展分析；在研究手段上除了常規統計外引入了客觀天氣分型方法、拉格朗日後向擴散模擬等方法彌補大尺度化學傳輸模型的不足。通過採用經驗Kirchhofer客觀天氣分型方法，將香港的歷史天氣形勢進行客觀分型並統計了不同天氣條件下各站點的臭氧變化特徵，並根據典型天氣過程的發生頻率、天氣過程的強度以及不同天氣類型和強度對應的氣候態平均臭氧濃度，重建了僅受天氣變化所導致的臭氧時間序列，發現季風環流和天氣型的變化對臭氧年際變化乃至趨勢扮演著重要角色。項目進一步發展了基於拉格朗日擴散模擬的定量診斷模型，並將其套用於鶴嘴觀測的臭氧和一氧化碳資料的模擬中，據此認識季風環流輸送對於臭氧及其前體物的季節變化的影響和區域定量貢獻。基於香港天文台2000-2010年臭氧探空資料。統計了對流層臭氧的氣候態垂直分布特徵，與MOPITT衛星觀測的CO垂直分布、HYSPLIT拉格朗日擴散模式計算的人為排放和生物質燃燒排放CO垂直分布進行了對比，發現對流層低層的臭氧由於東亞季風環流的影響表現出非常突出的季節變化，東亞季風是影響對流層低層臭氧年際變化的關鍵因素。基於對香港鶴嘴站1994-2010年的臭氧觀測資料的系統分析，發現東亞季風環流的年際及年代際變化影響著臭氧的年際乃至長期趨勢，1994-2010年期間所觀測到的正的臭氧增加趨勢有40%左右是由季風環流的變化所造成的。基於上述工作，項目成功發表SCI論文5篇（項目資助），另有2篇SCI論文待投稿，獲得了1項省部級獎勵，先後參加了多次一系列國內外學術研討，培養了一批本科和研究生。