典型草甸草原臭氧变化特征及气象条件分析.docx

典型草甸草原臭氧变化特征及气象条件分析 买买提阿布来提 李辉 陈亮 王珂 木拉提 瓦哈提摘要：本文利用2017年1月-2018年12月乌鲁木齐南山白杨沟地区近地面臭氧变化的观测资料，找出了地面臭氧要素一年中分布、各时段变化及浓度变化分布规律。结果表明：该地区一年中臭氧要素最高出现的时间是在6月-7月，最低出现在12月，年均浓度为45.41g/m3，月平均浓度变化范围在20.959.36g/m3 之间;一天时间里在1620时之间的地面臭氧浓度最高值出现，最低在812时;一天内也有浓度变化规律，变化规律在4月份最大，其次在7月，1月和10月的浓度变化比较小;日平均变化规律在25.540.5g/m3之间。关键词：臭氧;白杨沟地区;浓度：X16 ：A ：2095-672X（2019）12-0-02Abstract：Using the observation data of near-surface ozone change in the Baiyanggou area of Nanshan，Urumqi from January 2017 to December 2018，the regular distribution of the distribution of ozone elements in the year，the variation of each time period and the distribution of concentration changes were found.The results showed that the highest occurrence of ozone in one year was from June to July，and the lowest appeared in December. The average annual concentration was 45.41g/m3，and the monthly average concentration ranged from 20.9 to 59.36g/m3.The highest value of ground-level ozone concentration between 16 and 20 oclock in one day occurs， the lowest is between 8 and 12 oclock.There is also a law of concentration change within one day， the law of change is the largest in April，followed by a small change in concentration in July，January and October.The daily average variation law is between 25.5 and 40.5 g/m3.Key words：Ozone;Baiyanggou area;Concentration1 研究方法1.1 监测站点乌鲁木齐南山白杨沟站是中国气象局沙漠气象研究所建设的几个区域大气成分站之一，位于新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市南部的乌鲁木齐县甘沟乡白杨沟村境内，距离乌鲁木齐市50km，8712E，北纬4328N，海拔2090m，该站四周开阔，常年气温3.5，年均降水量约500mm左右，属于典型的草甸草原。1.2 仪器与方法臭氧仪器安装于乌鲁木齐市南部的乌鲁木齐县甘沟乡白杨沟村境内专用房子内，采样传感器在离地面为5m左右，大气采样点的周围开阔，周围无高楼，且无任何树木遮挡。采样仪器使用美国Thermo公司生产的49i型系列臭氧分析仪，定制范围00.05至200ppm，0-0.1至400mg/m3，该仪器符合美国EPA要求。臭氧仪器每天24h在线连续观测，每1min记录1次数据，定期进行仪器定期计量检定。1.3 数据处理本文连续观测的数据，来自于每分钟地面臭氧浓度资料，期间对其进行了筛选及部分剔除。仪器选择每1min观测一次，其中2017年16月，由于刚建站观测数据不稳定造成有些数据缺测，2018年1012月，由于监测仪器出现故障，我们使用前后两个小时反差方法订正或剔除补充数据，并删除变化规律明显有误的数据。其次，气象要素选取乌鲁木齐市牧业气象试验站野外观测试验基地20172018年持续监测的10米梯度塔自动气象站资料。2 结果分析2.1 地面臭氧浓度的变化规律2.1.1 臭氧浓度的月变化规律2017年1月2018年12月白杨沟地面臭氧浓度的四季节变化规律明显，一年中6月7月份出现在最高值，12月份出现在最低值，年平均地面臭氧浓度为45.41g/m3，一年中月平均浓度变化规律范围在20.959.36g/m3之间。2.1.2 地面臭氧浓度的日变化圖1为20172018年1、4、7、10月及全年白杨沟四季浓度的变化规律，可以看出，该地区的日浓度变化规律非常明显，一日之中1620时左右出现最高值，812时最低值出现。日变化幅度也有明显的变化，日变化幅度为：4月份7月份10月1月。变化规律范围在25.540.5g/m3之间。2.2 地面臭氧浓度与气象条件的关系2.2.1 臭氧浓度与风向/风速的关系2.2.1.1与风向的关系图2选出20172018年4个代表月1、4、7、10、四季各风向对应的平均浓度玫瑰图。可以看出，该地区臭氧浓度的变化与风向有密切的关系，臭氧浓度在SSWSWWSWW风向扇区内浓度较高，平均地面臭氧浓度为38.52g/m3;而在NNENEENEE风向扇区内浓度较低且变化不大，平均地面臭氧浓度为31.61g/m3。就这2年4个代表月而言，4月份臭氧浓度与风向的关系非常好且变化规律也较大，其次为10月和7月，1月份的变化为最小。2.2.1.2与风速的关系白杨沟20172018年不同风速的气象条件下臭氧小时平均浓度变化情况，随风速的变化而有变化，吹小风时，臭氧浓度变化也较低，风速加大时，臭氧浓度呈现增加的趋势，尤其是风速在13m/s范围内随风速增大时，臭氧浓度随风速增大，风速大于3m/s时，臭氧浓度随风速增大的速度较减小。2.2.2 地面臭氧浓度与湿度的关系白杨沟相对湿度与臭氧浓度的变化规律关系也比较明显。空气湿度越小，浓度越高，呈现浓度随湿度的增加而减小的变化趋势。空气湿度在60%后，浓度随空气湿度的增大而减小的幅度较小。2.2.3 臭氧浓度与单位面积上的大气压力的关系白杨沟地区大气压力与臭氧浓度的关系也比较密切。单位面积上的大气压力越低，臭氧浓度越高，发现地面臭氧浓度有随大气压力的升高而减小的趋向。3 结论（1）乌鲁木齐南山白杨沟臭氧浓度的四季变化非常有规律性，最高值出现在67月，最低值则出现在冬季12月和1月，一年中平均臭氧浓度变化范围为45.41g/m3，月平均变化范围在25.540.5g/m3之间。（2）白杨沟地区臭氧浓度也有显著的日变化规律，一日之中最高值出现在1620时左右，最低则出现在812时，日变化规律为4月份7月份10月1月，日平均臭氧浓度的变化范围在25.540.5g/m3之间。（3）白杨沟地区臭氧浓度变化规律与风向有密切关系，该区域的臭氧浓度在SSWSWWSWW风向范围内浓度比较高，平均为38.52g/m3，而在NNENEENEE风向范围内浓度比较低且变化不大，平均为31.61g/m3，就20172018年4个代表月而言，臭氧浓度与风向的关系在4月份7月份10月1月。参考文献1秦瑜，赵春生.大气化学基础M.北京：气象出版社，2003：85.2王庚辰.大氣臭氧层与臭氧洞M.北京：气象出版社，2005：52-55. -全文完-