中国区域闪电特征分析及闪电产生NOx 量估算

摘要

氮氧化物（NOx）在对流层臭氧和氢氧化物的光化学反应中有着重要的作用，是造成大气中臭氧高浓度的最主要原因。在近地面NOx 的生命史很短，对气候影响不大，而在对流层上层，NOx 生命史较长(约 7 天)，对能引起温室效应的O3 含量有决定性的影响[1-5]。近年来，闪电作为对流层上层主要的NOx 的排放源，引起了人们的广泛关注。目前主要是通过实验室模拟、数值计算等方法来估算闪电产生的氮氧化物(LNOx)量 [1][3-4][6]；M.Rahman 等[7]首次直接测量了闪电产生的氮氧化物。本文通过分析我国2009 年的闪电定位数据，给出了我国闪电次数的空间分布和时间变化，并结合Price 理论[8]，利用闪电定位数据中给出的参数估算了全国闪电产生的氮氧化物量。初步分析了全国LNOx 的年均分布特征、季节分布特征，并计算了各个省闪电产生的氮氧化物的量。研究结果表明：闪电高发期为6、7、8、9 月，从1 月到8 月闪电的发生区域覆盖面积呈递增趋势，且由南向北逐渐延伸，从9 月开始，闪电发生区域覆盖面积逐渐减少。LNOx 主要分布在25oN-40oN， 105oE-125oE 地区，其中以广州、天津、南京、武汉、重庆和成都地区量值较大；7 和8 月份LNOx 的产量明显高于其他几个月；此外，LNOx 的分布具有明显的季节特征，春季的LNOx 主要出现在广州地区，夏季LNOx 高值区分布北移，分布范围较广；秋季分布范围减小，最大值出现在广州地区，冬季产量明显变小，最大值出现在武汉的西南方向。然而，国内闪电定位网还不是十分完善，探测到的数据没有进行校正，且在估算过程中做了一些假设，导致结果有一定的误差。LNOx 的产量明显依赖于对单个闪电所产生NOx 量的准确估计，要想得到更精确的值，对各地闪电特征及其产生NOx 量的跟踪观测是很有必要的。