2006利用卫星资料分析对流层臭氧柱总量分布特征及其可.pdf

第18卷2期应用气象学报Vol.18,No.2

2007年4月JOURNALOFAPPLIEDMETEOROLOGICALSCIENCEApril2007

利用卫星资料分析对流层臭氧柱总量分布
特征及其可能的原因X

李莹赵春生方圆圆余环
(北京大学物理学院大气科学系,北京100871)

摘要

利用卫星资料计算得到的对流层臭氧柱总量数据分析了近20年来全球对流层臭氧柱总量的全球分布特征,
并对我国对流层臭氧的季节变化做了研究。利用对流层污染测量仪(MOPITT)的CO和全球臭氧监测仪(GOME)

和大气制图扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)的NO2数据分析了关于对流层臭氧的分布特征及其原因。得出
中高纬度地区对流层臭氧浓度存在规律的年内变化,对流层臭氧高浓度值的分布及变化与人类活动有密切关切。
关键词:卫星资料;对流层;臭氧

论了对流层O3分布的可能原因。
引言
1数据
随着人类社会的发展,特别是人类活动的不断
扩张和加剧,不仅大量消耗了平流层臭氧,也使对流本研究对流层臭氧柱总量数据是由NASA提供
层臭氧的浓度和分布产生了巨大变化。早期对对流的1979—2000年对流层臭氧柱总量的月平均资料
层臭氧的研究以局地观测为主[1],然而各地观测资和季节平均资料。采用Fishman的TOR(对流层臭
料缺乏时间上的一致性,而且空间覆盖面积小。因氧剩余)方法。对流层臭氧柱总量数据网格点数据
此研究者开始尝试利用卫星观测到的大气臭氧总量范围是从50°S～50°N,纬向分辨率为1°,经向分辨
来获得对流层臭氧总量。目前,从卫星观测的大气率为1.25°。所用CO数据是由对流层污染测量仪
臭氧总量数据得到对流层臭氧总量的方法有很多(MeasurementofPollutionintheTroposphere,MO2
种。Fishman提出的TOR方法,是通过总臭氧测绘PITT)提供的,对流层污染测量仪(MOPITT)由加
光谱计(TotalOzoneMappingSpectrometer,TOMS)拿大空间局提供,由COMDEV公司制造,1999年
的大气臭氧柱总量数据和SUVB提供的平流层臭氧12月随着美国宇航局(NASA)的TERRA卫星的发
廓线数据来得到对流层臭氧总量数据[223]。Fish2射而升空工作的。MOPITT离地高度705km,每天
man,Creilson等运用TOR方法得到的对流层臭氧经过两极环绕地球16次,大约16d覆盖整个地球。
柱总量数据对全球及部分区域对流层臭氧的时空分CO浓度数据的水平分辨率为22km,垂直分辨率为
[427]
布及变化做了初步研究;并对对流层臭氧柱总量3km,精度优于10%。所用的NO2数据是由1995
的高浓度区域进行了分析,例如:对流层臭氧与厄尔年发射的全球臭氧监测仪(GlobalOzoneMonitoring
尼诺、北大西洋涛动等气候因子的相关分析,以及大Experiment,GOME)和由2002年发射的大气制图
陆间污染物的输送等[829]。扫描成像吸收光谱仪(SCanningImagingAbsorption
本文运用1979—2000年对流层臭氧柱总量的SpectroMeterforAtmosphericCHartographY,SCIA2

月平均数据及季节平均数据,结合MOPITT卫星的MACHY)提供的,GOME卫星NO2的分辨率是320km

CO和GOME及SCIAMACHY卫星的NO2资料讨×40km,约3d覆盖全球。SCIAMACHY卫星的分辨

X国家自然科学基金项目(40318001和40575060)资助。
2005211202收到,2006211220收到再改稿。
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率是60km×30km,约要6d覆盖全球,精度优于氧柱总量的分布特征:太阳辐射的强弱变化主导了
10%。对流层臭氧的季节变化,北半球对流层臭氧柱总量
夏季最高,春季次之,冬季最低;对流层臭氧柱总量
2全球对流层臭氧柱总量的分布特征高浓度区域与人口和城市的分布具有良好的一致
性;从6—8月及9—11月图可明显看出,南北半球
对流层臭氧有两个主要来源:一是平流层臭氧各存在几个对流层臭氧高浓度区域,分别是:北半球
对对流层的输送(STE),一是对流层的光化学过程。高值区位于我国东部、美国东部、印度北部和东南亚
STE过程发生在中纬度一些特定天气过程中,从全地区、欧洲西部高值区;南半球两个高值区分别位于
球的角度来讲,对流层臭氧主要决定于光化学反应。南美洲中部和非洲南部和中部。在远离陆地的北大
图1是全球范围(50°S～50°N)对流层臭氧柱总量四西洋和地中海上对流层臭氧也具有很高的浓度。
季平均浓度分布图。从图1可以得出全球对流层臭

图1对流层臭