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首页平流层臭氧与地表有机氯排放关系研究
"平流层臭氧对地表有机氯排放的多耦合响应 (2009年)" 本文是自然科学领域的论文,详细探讨了平流层臭氧与地表有机氯排放之间的相互作用及其环境影响。研究采用了包含平流层化学、辐射和动力相互作用的二维模式,该模式允许对地表有机氯排放变化如何影响平流层的复杂过程进行评估。研究的核心是评估平流层臭氧对地表有机氯排放的多耦合响应,并检验了“蒙特利尔议定书”(Montreal Protocol)的减排措施效果。 "蒙特利尔议定书"是一项国际条约,旨在限制和逐步淘汰导致臭氧层破坏的物质,如氯氟碳化物(CFCs)等有机氯化合物的排放。根据该协议,20世纪90年代地表有机氯排放减少了30%。本研究的结果显示,这一减排举措对平流层产生了显著影响。通过输送、扩散以及一系列化学反应,平流层中上层的化学组分浓度发生了变化。具体来说,氯氧化物(ClOx)的浓度降低了20%,氢氧化物(HOx)和氮氧化物(NOx)分别增加了约2%,而臭氧(O3)的浓度则恢复了大约5%。 这些化学成分的变化不仅影响平流层的化学平衡,还影响了辐射平衡。平流层中上层的辐射加热率因这些成分变化而增加,进而导致平流层冷却趋势减缓0.6K。这一发现对于理解全球气候变化及臭氧层恢复动态具有重要意义,因为平流层的温度变化直接影响着大气环流和天气模式。 该研究揭示了地表有机氯排放减少对平流层化学组成和能量平衡的深刻影响,证实了“蒙特利尔议定书”的有效性。同时,它也为未来气候模型提供了关键数据,有助于更准确地预测大气化学和气候系统的变化,为政策制定者提供科学依据以制定更有效的环境保护策略。
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第 3 2 卷第4 期 大气科学学报 Vol. 32 No. 4
2009 年 8 月 Transactions of Atmospheric Sciences Aug. 2009
施春华,郑彬,陈月娟.平流层臭氧对地表有机氯排放的多耦合响应[].大气科学学报,2009,32(4) :522-529.
平流层臭氧对地表有机氯排放的多耦合响应
施春华\ 郑彬2 ,陈月娟3
(1.南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室’江苏南京210044 ;
2.中国气象局广州热带海洋气象研究所/热带季风重点开放实验室,广东广州510080;
3.中国科学技术大学地球和空间科学学院,安徽合肥230026)
摘要:采用一个包含平流层化学、辐射、动力相互作用的二维模式,对地表有机氯排放变化影响平流
层的具体过程作出评估,从而确定平流层臭氧对于地表有机氯排放的多耦合响应,也检验了“蒙特
利尔议定书”的减排效果。结果表明,以议定书框架协议达成的2 0 世纪9 0 年代地表有机氯排放减
少按3 0 % 计算,通过输送、扩散和一系列化学反应,导致平流层中上层的各活性化学族的浓度发生
变化,稳定后平流层40 k m 到48 k m 经向平均的相对变化率,C1OX 减少2 0 % ,H O X 和 N O X 增加2 %
左右,O 3 恢复5 % 左右。此外,这些成分变化导致平流层中上层辐射加热率增加,平流层变冷趋势
减缓0.6 K 。
关键词:平流层臭氧;响应;有机氯排放
中图分类号:P421 文献标识码:A 文章编号:1674-7097 (2009) 04-0522-08
Stratospheric Ozone in Response to Increased Surface CFCs Emissions
SHI Chun-hua1,Z H E N G Bin2, C H E N Yue-juan3
(1. Key Laboratory of Meteorological Disaster of Ministry of Education,NUIST,Nanjing 210044 ,China;
2. Key Open Laboratory for Tropical Monsoon,Institute of Tropical Marine and Meteorology,C M A ,Guangzhou 510080,China;
3. School of Earth and Space Sciences,University of Science and Technology of China,Hefei 230026 ,China)
Abstract:To evaluate the sttatospheric process in the response to the increased surface CF Cs emissions,
some simulations were carried out by the N C A R interactive chemical,dynamical and radioactive two-di
mensional ( S O C R A T E S ) model. The investigation shows that when the surface CF Cs emissions is re
duced by 3 0 % ,which leads to changes of concenttations of various active chemical components in the
mid-upper stratosphere, trough transportation,diffusion and a series of chemical reactions ; after t e e
quilibrium of the various components,t e relative change rate of active components In t e layer from 40
k m to 48 k m is - 2 0 % for C1OX,2 % for H O X,2 % for N O X and 5 % for O 3,respectively. Those chan
ges result in t e increase in radiation heating rate in the mid-upper sttatosphere,thus the cooling trend of
the stratosphere is reduced by 0. 6 K.
Key words : stratosphere ; ozone ; response ; Chloro-Fluoro-Carbon emission
0 引言
2 0 世纪7 0 年代以来,通过以P Crutzen、M M o
lina 和 F S Ro wland等为代表的研究,关于平流层臭
氧破坏机制的认识逐步深入,认为几种重要的化学
族对臭氧的影响比较大,尤其在意识到氯的重要性
后,国际社会最终达成了《关于消耗臭氧层物质的
蒙特利尔议定书》。这对地球环境保护工作是个巨
大的进步。
实际平流层过程非常复杂,同时包含了动力输
收稿日期:2008-10-29;改回日期:2009-0343
基金项目:国家自然科学基金资助项目(40705015 ;0633015);江苏省高校自然科学研究计划(08KJD170001);中国科学院知识创新工程
领域前沿项目(IAP0711)
作者简介:施春华(1978— ),男,江苏南通人,博士,副教授,主要从事气候变化、中层大气研究,shi@nuist. edu. cn,sch@ustc. edu.
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