中国臭氧背景浓度的特征及演变趋势研究

臭氧是一种重要的全球性污染物和温室气体。由自然源和境外人为源产生的臭氧背景是区域臭氧的重要组成部分。臭氧背景浓度的增加是导致区域臭氧超标的因素之一。在我国周边国家人为排放变化及全球气候变化的背景下，对我国臭氧自然背景和人为背景的来源进行解析并预测其变化趋势，是我国制定臭氧污染防治对策及应对污染跨境传输等环境外交问题的决策需求。本项目拟针对我国臭氧背景浓度的分布特征及演变趋势这一科学问题，通过全球与区域尺度耦合的大气化学传输的数值模拟，结合卫星遥感数据与地面观测数据的验证，对境外污染及自然源产生的我国臭氧背景浓度进行量化及来源识别；掌握其时空分布规律，摸清污染跨境传输对我国空气质量的平均影响和最大影响；在周边国家人为排放变化及气候变化的情景下，研究我国臭氧人为背景和自然背景的演变趋势，为我国今后臭氧污染的控制提供决策支持。

本项目利用卫星遥感数据与地面观测数据分析了我国臭氧浓度的季节分布和变化趋势，进一步结合GEOS-Chem嵌套网格模式，得到中国区域臭氧自然背景和人为背景的时空分布特征，并采用源标示的模拟技术定量分析了跨境传输对我国对流层尤其是地面臭氧背景浓度的影响。最后应用GISS气候模式驱动的GEOS-Chem大气化学模式分析了中国地区地面臭氧对2000-2050年气候以及排放变化的响应，为我国今后臭氧污染控制提供决策支持。结果发现：在中国大部分地区, 臭氧浓度均呈现夏季高冬季低的特点, 而在华南和华北地区近地面, 由于东亚季风和大气化学作用的共同影响，臭氧呈现明显的春秋季双峰值现象；年平均臭氧背景浓度由我国西北（55ppbv）向东南地区（20ppbv）减小，人为背景臭氧浓度在季节分布上呈春高夏低的特点，夏季我国东部臭氧浓度受到东南亚地区的影响最大；在变化趋势上，对流层臭氧浓度在2005-2010年间有全国尺度的上升，未来中国人为排放的变化会增加东西部臭氧浓度的差异，世界其他地区排放的变化则会减小这种东西差异。气候变化将使我国东部地区臭氧浓度以及臭氧浓度对排放的敏感性均增加，因此我国东部地区应执行更加严格的人为排放控制政策。