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东亚地区二氧化碳源、汇及时空分布模拟

党小晨

  本研究收集整理了东亚地区9个本底观测站2004年以来的大气CO2地面浓度观测数据,并从下垫面特征、源汇作用等方面分析了各站大气CO2浓度的变化特征及其各站之间的差异,了解了大气CO2浓度的季节变化和日变化特征。随后,在区域大气化学输送模式系统RAMS-CMAQ中引入了大气温室气体C02,完善了模式系统中的C02源排放、大气输送与扩散等过程;特别针对C02与地表植被存在强烈交换作用这一特殊之处,构建了植被光合与呼吸模型并耦合进模式系统中,完善了RAMS-CMAQ对CO2的模拟能力,使之能够全面考虑CO2的排放源、大气输送与扩散过程及植被光合与呼吸作用的影响。在此基础上模拟分析了2007年东亚地区地表CO2通量、大气CO2浓度时空分布。再利用卫星和地面观测资料,评估了模拟结果的合理性。在此基础上分析了中国地区CO2浓度的时空分布特征。本研究的主要结果总结如下: (1)东亚地区9个本底观测站大气CO2地面浓度观测数据分析结果表明:各站大气CO2浓度存在明显的季节变化和日变化特征;植被量与受人类活动的影响程度成反比,大气CO2平均浓度水平与植被量成反比,浓度日变化的幅度与植被量成反比;作为全球基准站之一的瓦里关山站(WLG)在2004至2008年间,C02浓度年平均值逐年增加,年增长率约为2.28ppmv/a。 (2)建立了C02地气交换模型—植被光合与呼吸模型,其模拟得到的GPP(Gross Primary Production)的时空分布与东亚地区的太阳辐射、气温、降水等的季节变化特征、植被分布特征等十分相符,模式结果可以较好的反映各站点GPP的季节变化趋势,与观测数据具有很好的线性相关关系,其相关系数在0.9以上。 (3) RAMS-CMAQ中引入了大气温室气体C02,并添加了C02地气交换模型,完善了模式系统中的C02源排放、大气输送与扩散和地气交换等过程。利用该模式系统模拟了2007年东亚地区CO2浓度时空分布,与站点观测资料比较结果表明:模式系统可以合理的反映东亚地区CO2浓度的季节变化特征,尤其是少受人为随机源影响的观测站,CO2浓度模拟值与观测值的相关系数在0.8以上。表明本研究所用的C02源资料、CO2模型得到的C02地气交换通量以及CMAQ模式对大气CO2输送扩散过程的模拟都是合理的。 (4)对模拟得到的2007年C02浓度时空分布进行分析发现:在大气低层,C02浓度变化十分剧烈,而高层的浓度就较为均一了;地面CO2浓度与人为源排放量正相关,与受人为源影响的程度正相关,与大气垂直扩散能力负相关。 (5)本研究将模式底层CO2浓度与平均柱浓度进行对比发现:模式底层C02浓度明显要比平均柱浓度变化剧烈,说明平均柱浓度将低层CO:浓度的剧烈变化平滑掉了,这也说明卫星反演的CO2柱浓度不能合理表征边界层内CO2浓度的变化特征。……   
[关键词]:东亚;RAMS-CMAQ;VPRM;GPP;PAR;CO_2通量;大气CO_2浓度;时空分布
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京信息工程大学2012年
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