半干旱地区近地面臭氧特性的观测研究

论文摘要

O3是大气中极其重要的温室气体,对紫外辐射UV-AB波段具有很强的吸收作用,同时O3又具有很强的氧化性,参与大气中大部分化学和光化学反应。在全球变暖的大背景下O3对气候与环境的影响已经是人类关注的一个焦点。本文首次利用半干旱地区一个观测站点（SACOL）将近一年的O3观测资料,以及相关的其它资料对地面O3变化特征及影响因素进行分析研究,对该地区的近地面O3浓度进行模拟计算,以期系统地了解半干旱地区O3的基本特征。主要研究结果如下:在不同的天气情况之下,地面O3浓度的日变化特征是:晴天、多云和沙尘天气的日变化曲线只有一个较大峰值区出现,而阴天、雨天和雪天的日变化曲线会有多个较大的峰值区域出现。在晴天O3浓度变化幅度最大,平均值也是最大,其次依次是多云天、阴天、降水天。O3浓度的季节变化是白天平均O3浓度在夏季最大,然后依次是秋季、春季、冬季;夜间最大浓度也出现在夏季,春季次之,最小的是冬季。SACOL站的全年O3浓度观测值均达到国家规定的一级环境质量标准。在影响臭氧的气象要素中,温度与地面O3浓度之间日变化趋势相近,臭氧峰（谷）值比温度峰（谷）值出现的时间大约早（晚）1-2小时:降水对O3具有湿清除作用;冷锋过境会引起O3浓度的降低。O3与前体物NO、NO2和CO之间的浓度呈负相关变化,日变化趋势相反。O3浓度升高有利于NO、NO2转化为其他形式的氮氧化物,导致NO、NO2的下降。O3浓度与NO2/NO的比值之间也有很强的对应关系,NO2/NO值的增大对应O3浓度的减小。地面O3浓度和紫外辐射的年变化趋势相似,两者同在一年中的6-8月份达到最大值,最小值在11月到1月期间。在白天,地面紫外辐射强度晴天的要明显高于多云天和阴天,多云天的又要高于阴天,对应的O3浓度也有相似的特征。O3浓度的日变化峰（谷）值要迟于紫外辐射UV-AB峰（谷）值出现的时间。分析了影响O3浓度的主要因子,其包括太阳辐射、化学和光化学过程和气溶胶。根据紫外辐射能量转化和守恒定律建立计算地面臭氧浓度的模型,并利用SACOL站2007年8-10三个月的相关资料进行逐步回归分析,得出计算地面O3浓度的回归方程。在晴天和实际天气状况下得到模式计算结果的相关性R都在0.9以上,光化学项、NO2项、紫外辐射项、气溶胶项对O3项都有显著性影响。而在阴雨天气紫外辐射项对O3的变化没有显著性影响,R值为0.881。在晴天的情况下影响O3项的因素排序依次是光化学项、NO2项、紫外辐射项、气溶胶项;在实际天气下依次是光化学项、气溶胶项、紫外辐射项、NO2项;在阴雨天气依次是光化学项、气溶胶项、NO2项。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 3'>1.1 大气中的O₃
• 3的研究现状'>1.2 O₃的研究现状
• 1.3 本文主要工作及研究特色
• 第二章 站点及仪器介绍
• 2.1 站点介绍
• 2.2 观测仪器介绍
• 3分析仪介绍'>2.2.1 ML/EC9810B型O₃分析仪介绍
• 2.2.2 ML/EC9841B型氮氧化物分析仪介绍
• 2.2.3 ML/EC9830B型一氧化碳分析仪介绍
• 2.2.4 辐射和气象要素传感器介绍
• 2.3 小结
• 第三章 资料介绍及其质量控制
• 3.1 资料介绍
• 3.2 资料质量控制
• 3.3 小结
• 3特征分析'>第四章 SACOL站O₃特征分析
• 3在不同天气状况下的日变化特征分析'>4.1 O₃在不同天气状况下的日变化特征分析
• 3季节变化特征分析'>4.2 O₃季节变化特征分析
• 4.2.1 季节日变化特征分析
• 4.2.2 日均值年变化特征分析
• 3浓度变化的影响分析'>4.3 气象要素对O₃浓度变化的影响分析
• 3浓度'>4.3.1 温度与O₃浓度
• 3浓度变化之间的关系'>4.3.2 降水与O₃浓度变化之间的关系
• 3浓度变化分析'>4.3.4 一次冷锋过境O₃浓度变化分析
• 4.4 SACOL站O3环境质量现状
• 4.5 本章小结
• 3与前体物NO_x和CO的关系分析'>第五章 O₃与前体物NO_x和CO的关系分析
• 3的在大气中生成的基本反应'>5.1 O₃的在大气中生成的基本反应
• x与O₃之间的基本光化学循环'>5.1.1 NO_x与O₃之间的基本光化学循环
• 3的形成中的作用'>5.1.2 NO和CO在对O₃的形成中的作用
• 5.1.2.1 NO浓度高时
• 5.1.2.2 NO浓度低时
• 2、CO与O₃浓度之间关系'>5.2 NO、NO₂、CO与O₃浓度之间关系
• 2、CO与O₃浓度日变化分析'>5.2.1 NO、NO₂、CO与O₃浓度日变化分析
• 2/NO与O₃之间关系分析'>5.2.2 NO₂/NO与O₃之间关系分析
• 5.3 小结
• 3变化的影响分析'>第六章 太阳辐射对O₃变化的影响分析
• 6.1 太阳辐射
• 3之间的关系'>6.2 紫外波段辐射与O₃之间的关系
• 6.3 小结
• 3计算模型的初步研究'>第七章 地面O₃计算模型的初步研究
• 3生消的因素'>7.1 影响O₃生消的因素
• 3浓度的计算模型的建立'>7.2 地面O₃浓度的计算模型的建立
• 3总量的计算'>7.3 地面O₃总量的计算
• 7.4 小结
• 第八章 总结与讨论
• 8.1 总结
• 8.2 讨论
• 参考文献
• 附表 1
• 在学期间研究成果
• 在学期间参与科研工作及项目
• 致谢