青藏高原HCl亚毫米波临边探测的高海拔影响机制与反演不确定性研究

Many researches demonstrated that ozone reduction phenomenon also exists in high altitude area of Tibetan Plateau etc.. As the chlorine storage, HCl plays a very important role in the attenuation process of O3. Therefore, accurate detection and inversion of HCl is the primary key step of studying O3 chemical process. For the detection of trace gas, traditional nadir viewing cannot meet the requirements. The spaceborne submillimeter limb sounding has become the main means of obtaining HCl vertical distribution.. Presently, the existing HCl inversion algorithm is global universal. Because of the high elevation of the Tibetan Plateau, the troposphere is rather thin and convection exchange activities are more intense, and the profile of temperature and humidity and atmospheric composition also change quickly with time. These characteristics of high altitude area will bring uncertainty to the HCl limb sounding and its profile inversion. Therefore, taking the Tibetan plateau area as the study area, the project will study the mechanism of strong background radiation effects of high altitude areas on the upper atmosphere composition detection. Then, the uncertainty of this effect on the inversion algorithm of submillimeter limb sounding of HCl under the background of high altitude at the Tibetan plateau will be researched and the inversion algorithm will be establish. Finally, the inversion of HCl profiles will be performed. And, the change trend of HCl distribution of the Tibetan Plateau from 2011 to 2016 will be disscussed.

研究发现青藏高原等高海拔地区也存在臭氧减少的现象。HCl作为氯储存库，在O3的衰减过程中起了很重要的作用。因此精确探测与反演HCl是分析O3化学过程的首要条件。对于痕量气体，对地探测已不能满足要求，星载亚毫米波临边探测已成为获取HCl垂直分布主要手段。 . 目前，国际也已有的HCl反演算法是全球普适性的。然而，青藏高原由于海拔高，对流层薄，地表的热辐射对高层大气影响比较大，而且对流交换活动更加激烈，温湿廓线及大气成分随时间变化激烈。高海拔地区的这些特点将对HCl临边探测以及廓线反演都会带来不确定性。因此，项目以青藏高原为研究区，研究高海拔地区的辐射背景对高层大气成分探测的影响机制，并探讨其对反演的不确定性影响，建立青藏高原HCl亚毫米波临边探测反演算法。最后，开展HCl廓线反演试验，研究青藏高原2011-2016年HCl的变化趋势。

研究发现青藏高原等高海拔地区也存在臭氧减少的现象。HCl作为氯储存库，在O3的衰减过程中起了很重要的作用。星载亚毫米波临边探测已成为获取HCl垂直分布主要手段。项目以青藏高原为研究区，采用AURA/MLS临边探测数据，研究青藏高原HCl的反演算法及2011-2016年HCl的变化趋势。研究内容包括：（1）基于正向模型分析HCl探测波段敏感性；（2）青藏高原辐射背景对HCl成分探测的影响机制研究；（3）高海拔辐射背景下HCl反演的不确定性研究及其验证；（4）青藏高原时间序列HCl反演及变化趋势研究。项目研究成果如下：.（1）在100-1000GHz范围，HCl只在625.9188GHz附近有个强吸收谱线，基于ARTS正向模型分析结果表明，MLS的HCl探测波段，探测切高为10KM以上，对温度不敏感，但对仪器的光谱分辨率敏感。.（2）建立青藏高原地区大气背景库。大气背景库分成12个月，每个月里再按不同地理网格划分，每个网格的大小为纬度5°，经度30°。.（3）青藏高原地区温湿廓线获取，获取MLS、NCEP近一年12个月的温度与湿度产品，进行统计分析青藏高原湿度与湿度的时间变化与分布特征。.（4）构建MLS的切高校正算法，通过对MLS一级切高进行校正， 15公里以下，校正后切高的探测光谱与模拟光谱更加接近，可用于后面的廓线反演。.（5）项目研究针对青藏高原地区的HCl反演算法，分别采用MLS与NCEP的温度廓线进行HCl反演比较，结果表明MLS与NCEP不同的温度廓线对反演的结果影响不大。.（6）2010年-2018年HCl分析发现2012年春季HCl体积混合比浓度与其他年份春季HCl体积混合比浓度差异比较明显。.（7）成果形式：4篇SCI，6篇EI（含2篇已接收），申请4份专利。.青藏高原的大气环境对我国甚至于全球的大气环境都有着重要的意义。项目建立的切高校正算法、太赫兹临边探测反演算法可用于将来我国的临边探测仪器，项目对于青藏高原HCl的变化分析是青藏高原大气环境研究的一个组成部分，也是全球环境变化研究一分子。