乌兰乌德的地表臭氧浓度的变化外文翻译资料

英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

乌兰乌德的地表臭氧浓度的变化

V. P. Butukhanov and Yu. L. Lomukhin

Original Russian Text copy; V.P. Butukhanov, Yu.L. Lomukhin, 2008, published in Izvestiya AN. Fizika Atmosfery i Okeana, 2008, Vol. 44, No. 4, pp. 503–509.

摘要

本文结论是根据1999- 2004年乌兰乌德表面臭氧浓度（SOC）的一个常规测量结果给出的。我们观察到的最大日变化在当地时间中午。还发现辐射特性仅在最低值时影响SOC的季节性周期。同时发现，总的臭氧含量（TOC）和SOC的主极大值是呈季节循环变换的，平均而言，三个月循环一次（TOC的最大值是在三月底达成的，在六月达到SOC的最大值）。

引言

窗体底端

窗体顶端

臭氧属于大气微量气体之一。然而，由于其氧化太阳紫外线的能力和与辐射活动积极反应的能力，臭氧在生态环境中的辐射环节以及在大气中的动态过程中担当重要的角色。例如，对流层光化学过程中，臭氧和UV-B紫外线参与辐射可以改变较低空气的组合^[1]。

地表臭氧的时空分布是确定的，在很大程度上，由当地的自然和气候条件决定。此外，太阳活动和大气环流特性等因素是会影响地表臭氧变化的^[2]。

本文研究的目的是在乌兰乌德1999 - 2004年大气中的地表臭氧浓度（SOC）观测序列的基础上，分析其时空变化。

乌兰乌德坐落在一个山间谷底，这是一间宽敞的低地，分别延伸纬度方向北界和南部Khamar达坂和Ganzurinskii山脊。属于其城市区域内的高度均在500-950m海拔，是一个主要的中等山区。

窗体底端

窗体顶端

大陆航空在中纬度持续高发（90％）和大量的晴天（每年2472ħ）的时候，研究该区域的气候的特性。乌兰乌德的大气受到影响，在一定程度上，通过水表面附近贝加尔湖，这影响佛罗里达州的云分布特征，平均而言，在一年的时间，反气旋和气旋环流分别包括总天数的53%和47％。

窗体顶端

测量仪器及其基本技术特征

为了自动连接和同步臭氧的浓度的测量和氮氧化物，测量系统的开发可以用于记录和处理微量气体的浓度。这个自动化系统和他们的机器技术特性测定臭氧的浓度与化学发光气体分析仪的特点在表1中呈现。一个基于罗丹明的固态传感器，其辐射膨胀强度依赖于臭氧浓度，担任发光传感器。根据结果与模型8500气体分析仪的校准臭氧发生器（监测实验室），该传感器是每三个月更换一次。定期VERI科幻阳离子在门捷列夫全俄气体分析仪计量研究所（圣彼得堡）保证了仪器的稳定运行。测量系统中的气体分析仪连接到一个基于PC的数据处理系统。与该操作相结合开发的软件，是整个建筑群已发出申请的官方俄罗斯专利CERTI科技^[4]。乌兰乌德大气浓度球中的微量气体是在一科学的中心观测站点的高度上方10 m的地面上固定测量的，采样管距离建筑物外面1.5米。

表1 测量仪器和他们的基本技术特点

测量和记录采用1秒的采样步骤，采样连续拍摄高达25万的值与超过1小时的平均值连续量账龄。预处理后，测量结果是以Excel格式呈现为微量气体的日平均浓度。测量偶尔会由于技术原因出现间断。然而，在填充因子为93％时，一个观察系列可以被视为单向网络。

窗体底端

窗体顶端

SOC系统中的季节变化和日变化

为了确定SOC的季节性日变化，该系列日意味着从1999至2004在一个特定的时间展开成傅里叶级数在年周期的谐波计算：

其中， 表示为t日和SOC的值观察时间为n（n= 0，3，6，9，12，15，18，和21小时）； 和 分别表示单位时间n的振幅和相位。Sigma;是符号对于总和；omega;=2pi;/ T和T =365.25分别为是角度频和第一个谐波的季节性周期，和残差（t）为季节性周期的残差。

窗体底端

窗体顶端

总和只在谐波的统计显着性水平小于95％的情况下执行。 图1借助于扩展检索给出SOC的周期性变化的结果（1）。图2显示了SOC在不同的观测时间下的季节变化的幅度和相位特性。

可以看出，最高浓度臭氧是在春末夏初，观察到它的最低浓度在后期下降沿至初冬。这种季节性变化的一直以来作为一项规则，与其他观测站观测到的结论一致[5]。除了研究SOC的含量，季节性周期的日常方法，标准偏差（SDs），SOC的最大和最小的值，也可以通过每天的对比度来确定关系：

窗体底端

其中， 和 分别是SOC的最大和最小值，为第t天期间，对比不同的时间分析。图3和图4示出了在这一年的SOC昼夜间变化。
如所预期的，在SD最大和最小的位置是接近那些最大值和最小值的对比日值。然而，明显的事实是，相比之下SD和对比度变化在一年中的某些时期不相吻合的。因此，拿3月举例，减少对比度是由一个事实，即在最大值的SOC的增加率明显高于其最小值的增加率（见图4）。

图5显示了日循环的形式。SOC在乌兰乌德每天循环以及为莫斯科^[5]和新西伯利亚^[7]，具有两个最大值和两个最小值。然而，如果表示的最大值在城市群的05:00和15:00观察和最小值在约08:00和22:00观测，在乌兰乌德的情况基本上是昼夜温差相同的。它遵循图5的规则，该最大值是在约00:00和13:00（本地时间）和最小值在约03:00和21:00观测到。该在主最大转向在乌兰乌德本地中午可以由一个高概率进行说明的昼夜的自然原因主要贡献变性相比，这是人为解释的原因。可靠诊断不能解释在乌兰乌德夜晚的城市之间的特征差异，SOC的变化似乎需要更多的气象数据。在任何状况之下，^[5]的作者认为，“在莫斯科西南地区，这是距离当地大型污染源较远的，反映了城市大气中微量气体变化的一般规律”应考虑可靠性仅应用于特大城市。

图1 乌兰乌德1999-2004的SOC的季节变化和日变化（micro;g/m3）

图2 不同观察时间的SOC的季节性周期 （a）振幅和（b）阶段比率

图3 1999-2004 乌兰乌德SD和SOC对比的季节性周期变化。

窗体底端

窗体顶端

夏季的日常循环特点

窗体底端

窗体顶端

1999 - 2004年，它遵循图3和图4，SOC的最低值在暑假期间依旧几乎没有变化。这种情况下，以一个相对较小的宽度的最大值相对于紫外线红斑辐照度最大宽度，表明相比于SOC的最大值，辐射规则在SOC的最小值的日循环上有更深远的影响。

这是在[8,9]解释的事实，即SOC的季节高峰形成在大气边界层臭氧垂直运输过程的参与（ABL），那里的臭氧混合比在ABL（因为后者有地表的一种有效的臭氧汇）。这种观点是间接地通过支持的。事实上，SOC的季节性周期残差不与紫外线红斑辐照度类似残差相关（相关系数的最大值是0.3%在09:00上午）。SOC和TOC的残差相关系数在一般情况下，小为好。然而，对于21:00（当地时间），这个量大约是8％，这反映在占主导地位的反气旋循环的条件下，乌兰乌德是向下流的。

回到TOC和SOC的季节变化比较，应当注意的是，其主要的最大值在乌兰乌德，以及总是有大约三个月移位。在这种情况下，所述的TOC在三月底达到最大（见图6）。

窗体底端

图4 1999-2004乌兰乌德SOC和紫外线红斑辐射日变化动态范围的季节性周期（灰色粗曲线）

图5 1999-2004乌兰乌德平均每年的日循环和均方根误差的计算。

图6 1999–2004乌兰乌德相对相位的TOC和SOC的季节性周期

窗体顶端

结论

这个五年（1999- 2004年）的观测分析表明，化学发光仪表适合的SOC监测。乌兰乌德的SOC的季节性周期是接近所观察的特大城市的。然而，昼夜内变异性是接近背景条件的。所观察到的变化和对比的日周期变化的两倍以上，在夏季。对于不同观测时间，测定的SOC的季节性周期的效系数从60%（3小时）变化到68％的（12小时），并且对于日常装置需要超过71％。在乌兰乌德，SOC异常主要由动态过程引起的，有一个短时间的持续。

参考文献

窗体底端

参考文献

窗体底端

1. P. J. Crutzen, “Global Changes in Tropospheric Chemis-try,” Remote Sensing Earthrsquo;s Environ., 105–113 (1990).

2. A. M. Zvyagintsev and G. M. Kruchenitskii, “Relation-ships of Long-Term Variations in the Surface OzoneConcentration to Solar Activity and Characteristics of the Atmospheric General Circulation from the Data of European Stations,” Opt. Atmos. Okeana 12 (1), 10–13(1999).

3. F. Ya. Rovinskii and V. I. Egorov, Ozone, Nitrogen and Sulfur Oxides in the Lower Atmosphere (Gidrometeoiz-dat, Leningrad, 1980) [in Russian].

4. V. A. Dandarov, Program of Automation of Continuous Measurements and Recording of Trace Gases in the Surface Air Layer, Certificate of a Computer Program, Registration No. 2000611005 (Rospatent, 2000).

5. N. F. Elansky, M. A. Lokoshchenko, I. B. Belikov, et al.,“Variability of Trace Gases in the Atmospheric Surface Layer from Observations in the City of Moscow,” Izv.Akad. Nauk, Fiz. Atmos. Okeana 43, 246–259 (2007)[Izv., Atmos. Ocean. Phys. 43, 219–231 (2007)].

6. ftp://toms.gsfe.nasa.gov/pub/eptoms/data

7. A. M. Zvyagintsev, T. S. Selegei, and I. N. Kuznetsova,' Surface-Ozone Variations in the City of Novosibirsk,'Opt. Atmos. Okeana 20 (7), 1–4 (2007).

8. A. M. Zvyagintsev, “Measurements of the Concentration of Surface Ozone in the Town of Dolgoprudnyi during1991–1993,” Izv. Akad. Nauk, Fiz. Atmos. Okeana 31,115–119 (1995).

9. N. F. Elanskii and O. I. Smirnova, “Ozone and Nitrogen Oxide Concentrations in the Atmospheric Surface Layer over Moscow,” Izv. Akad. Nauk, Fiz. Atmos. Okeana 33,597–611 (1997) [Izv., Atmos. Ocean. Phys. 33, 551–564(1997)].

10. I. L. Karolrsquo;, V. V. Rozanov, and Yu. M. Timofeev, Trace Gases in the Atmosphere (Gidrometioizdat, Leningrad,1983) [in Russian].

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[31132]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word