基于地闪定位网资料和卫星闪电资料的中国大陆地区闪电产生氮氧化物的估算

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氮氧化物(NOX:NO+NO2)作为大气中的重要痕量气体,通过控制O3和OH,对大气化学和气候变化有着重要影响。对流层上部的主要是由闪电产生,然而闪电产生量的不确定性最大。目前,国外已开展了很多相关方面的研究工作,而国内的很少,且研究者们得到的结果范围较大(0.016–0.38 Tg(N)/y)。因此,有必要对中国地区量的估算进行进一步的探讨。本文利用地闪定位数据中雷电流的峰值估算每个地闪的能量,结合文献中的云地闪比例公式,得到全国大陆地区闪电及的时空分布特征和的平均年产量。此外,本文还利用卫星资料,根据经验公式区分云闪和总地闪,再根据地闪定位网资料得到的正负地闪占总地闪比率从总地闪中区分正负地闪,结合文献中得到的单个闪电(云闪、正和负地闪)的产量,得到全国大陆地区闪电及LNO的时空分布特征和的年均总量。通过以上两种估算方式,得到的主要结论如下:(1)LNO量的季节空间分布情况与闪电频次、闪电回击数的特征基本一致,而与闪电峰值电流的相反,说明LNO量主要是由闪电数和闪电回击数影响,而非闪电峰值电流。负地闪产生的NO量最多,其次为云闪产生的,正地闪的最小。(2)平均而言,单个正地闪约有一个回击,负地闪具有多个回击,但单个正地闪的回击峰值电流更大,单个正地闪积累的能量比单个负地闪的大,产生的NO量更多。因此,正地闪NO占地闪NO比率略高于正地闪占地闪比率。(3)卫星结合地闪资料估算的LNO分布特征与只基于地闪资料的相似,但无论在闪电密度最大的区域(沿海一带),还是闪电密度较小的区域(东北、华北、西南部分地区和新疆西北地区)前者得到的比后者的大。(4)地闪定位网资料估算的中国大陆地区平均年总产量为(0.286–0.617Tg(N)/y),这与基于卫星结合地闪定位网资料的估算结果0.81Tg(N)/y有比较好的一致性。(5)本文得到的中国大陆地区的值推算全球范围的,这意味着全球产量约为(4.44–12.5)Tg(N)/y,位于目前估计的(2–8 Tg(N)/y)范围偏高的一端。
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