大气化学-13-大气臭氧.ppt

* 北半球中高纬度遥远地方： 地面O3在春季（3-5月)有极大值,平流层向下输送＋光化学 ? 模式： 春季O3极大值： 平流层成分＋光化学成分 平流层 极大出现在冬末早春 光化学 极大在夏季 输送 春季比夏季更有效 ? * 6.3.3 环境效应 臭氧不仅有较强的紫外吸收带，而且有很强的红外吸收带，因而是很重要的温室气体，化学活性，重要的强氧化剂。 6.3.4 臭氧观测 ①???? O3探空网 ②???? 地面O3观测 ③???? 飞机观测 ④???? 卫星观测 * 气柱臭氧总量和平流层臭氧地面光学观测方法（ Dobson，1929）用来进行测量臭氧总量的标准仪器，一台双棱镜紫外分光光度计，同时观测4对波长A,B,C,D。 6.3.4.1 气柱臭氧总量 Dobson仪测量基本原理 其实就是一台双棱镜紫外分光光度计，工作原理类似于一般分光光度计，只是它不对测量光谱范围连续扫描，。。（参考书上）。 * 原理参看参考书 * 最基本原理：波长为?的单色太阳光通过大气后，其辐射强度减少： I?=I0?exp(-??? -(air+aerosol)scat) 原则上，如果上述参数知道，可从测量的太阳光强求得臭氧总量。在实际工作中，利用差分吸收技术，即再选一个?附近臭氧吸收很弱的波长??,得到类似的方程。 可简化成： ln(I?/I??)?-(??-???) ?? 其中?是臭氧吸收系数，?为考虑了光线折射后阳光穿过臭氧层的光线实际路程与臭氧厚度之比，?气柱臭氧总量。 实际工作中使用2对波长以更好地消除气溶胶。 * 6.3.4.2 空中观测，臭氧探空仪 1934年：紫外摄谱仪 1958年: 光学 电化学 化学发光 * * * * O3廓线 * 2001/10/18, 北京南苑 * * Total column tropospheric ozone Total column tropospheric ozone shows a maximum in the high latitudes of the summertime hemisphere. This effect is much more distinct in the northern hemisphere than in the southern hemisphere. This seasonality reflects both photochemical production and the dynamics of stratosphere/troposphere exchange. 卫星观测 * 6.3.5 污染物长距离输送及对O3收支影响 大陆上空边界层可能是整个对流层高O3浓度的源 a)?????? 北大西洋外场试验 b)????? 西北太平洋 c)?????? 热带太平洋 ? * IPCC OxComp simulations for 2100 Emissions for year 2100 were a bit of a ‘worst case’ scenario CH4 = 4.3 ppmv; NOx = 110 Tg-N/yr (32.5) CO = 2500 Tg/yr (1050); VOC = 350 Tg/yr (150) mid-latitude O3 increases by 20-30 ppbv at the surface puts background O3 in 60-70 ppbv range these models did not include impacts of global warming increased H2O vapour temperature effects on reaction rates increasingly coupled models inclusion of biosphere-atmosphere interactions lightning * * * * * * * 6.2.6 平流层臭氧的产生及消耗 一) Chapman 机理 二) 催化作用 (1) NOx N2O + hv ?N2 + O(1D) N2O + O(1D)? NO + NO ka = 6.7×10-11 cm3 molec-1 s-1