MOZART-2和BCC_AGCM2．0．1离线耦合模式系统对东亚地区对流层臭氧的模拟研究

摘要

运用全球三维大气化学模式MOZART-2和中国气象局北京气候中心最新发展的全球大气环流模式BCC—AC-CM2．0.1所构成的离线耦合模式系统对东亚地区对流层臭氧浓度的时空分布特征进行了数值模拟研究。通过与东亚地区有代表性的多年月平均地而观测资料的对比分析表明，该模式系统的模拟结果能较为合理地再现东亚地区地面O3浓度的季节变化特征，即南鸟岛站所代表的清沽海洋边界层地区O3浓度夏季最小值和冬季最大值的季节变化特征以及绫里崎站所代表的北半球中纬度地区遥远清洁大气中地面O3浓度春季最大值和夏季最小值的季节变化特征。分析表明，南鸟岛站地面O3浓度夏季最小值主要源于清洁海洋地区气团的输送，冬季最大值则主要来源于东亚大陆污染流出物的输送：绫里崎站夏季地而O3浓度最小值主要归因于热带太平洋中含有较低浓度的O3及其前体物随东南夏季风输送的结果，而春季最大值则主要源于大陆流出物经由光化反应产生的臭氧向该地区输送的结果。与东亚地区四个O3探空站多年平均的O3探空观测资料的对比分析表明，除了对冬季O3浓度略微高估之外，模拟结果能较为准确地再现东亚地区对流层臭氧的浓度大小和垂直梯度特征，并能合理地反映东亚地区对流层臭氧浓度随季节、纬度和高度的变化特征。研究表明，模式系统对馆野站的春季和秋季、鹿儿岛站的春秋季节、那霸站冬季对流层中上层O3浓度的模拟结果与观测值极为吻合；对那霸站冬季和馆野站春秋两季对流层顶附近O3浓度的模拟值也与观测值极为一致。研究结果显示，对冬季O3浓度的高估主要是平流层O3的向下输送量计算偏大造成的，对部分站点夏季对流层中低层O3浓度的低估主要与光化学O3计算产生量偏低或模式的分辨率有关。