信息手
图4.23反应涉及N的贡献;,05年,ClONO,。不,和HNO净产量。的净贡献分为日间和夜间的贡献。超过24小时,净产量大约是零。计算45°N 3月21日,使用背景气溶胶悲伤。
如图4.23所示,这些HNO反应贡献40 - 50%的总不,产量低,mid-stratosphere和少量的平流层。HNO的生产,通过反应(4.42)和HNO损失,通过光解作用和氧化都停止在日落,所以HNO,既不是一个源也不是没有下沉,在晚上。
白天,光解和热分解的N, Os(反应(4.44)和(4.45))产生不,。由于极低的值不,白天,基本上没有形成N ^ O,从没有,(反应(4.41))。因此,没有的净产量,从N20,白天是:
2 /„„。(AsoJN] + * n, 05 + mIN2OsKM \) dt
2的因素占两个没有,每个N205破坏分子产生。如图4.23所示。N205贡献约50%的总不,产量低,mid-stratosphere平流层和几个百分点。
晚上,当不,光解作用停止,不,的浓度增加,之间的反应,不,不,(反应(4.41))将不,晚上到N,操作系统。如图4.23,这个反应负责绝大部分的损失不,在晚上。
注意,在和mid-stratosphere越低,-90%的不,晚上失去了进入一氧化二氮,而只有一半的不,白天生产来自N,操作系统,其余多数来自HNO,。这个明显的质量不平衡是占的水解N, 0,表面上的平流层气溶胶(反应(4.48))。这个反应将足够的N - 0, HNO,确保有。一般来说,没有不,的净产量或损失,HNO或一氧化二氮在24 h [106]。
因为相对少量的溴在平流层与11月相比,溴反应一般生产和消费金额不可以忽略不计,。溴反应,然而,有一个重要影响期间的延长阳光和高气溶胶加载后,如发现在高纬度夏季火山喷发(107)。
这个反应只有在平流层顶部和很重要中间层由于低丰度的N原子低海拔地区[104],正如前面所讨论的,这个损失过程在平流层和中间层使大量的没有,在平流层顶部达到峰值(图4.18)。
考虑到平流层,大量的不,是由平流层生产从N之间的平衡,0氧化,化学没有损失,在平流层,和运输的不,丰富空气平流层和对流层,通常运输到平流层是次要的。
4.1.1生产
奇怪的氢、HO、定义
这个家庭只包含活性物种,即自由基参与催化循环破坏0„和储层的物种。这是符合CI,不,亚科,也包含O,破坏物种。
HO,主要来自水的氧化。有三种方法可以被氧化,用水来生产,。最重要的是一个水分子形成的气相氧化两个HO分子:
O (D)是一个产品的O,光解作用,这意味着紫外线辐射的通量是一个重要的因素在决定HO的产量。稍后我们展示,丰富的平流层HO强烈依赖于太阳天顶角(SZA)。
水解N, Os硫酸盐气溶胶HNO光解紧随其后,产品也会导致的净产量HO在平流层底部:
N02 + O - >没有,+ O,净:ITO + O - >哦+ + 02
注意,形成N20,只发生在晚上,虽然光解HNO,需要阳光。因此,这个周期需要日夜的交替。
水解的兄弟不——其次是光解HOBr和HNO HO)也会导致净产量:
BrONO与N205周期,周期运行在白天因为BrONO的形成,与一氧化二氮,发生在白天。晚上,光解作用停止,因此这个周期。ClONO水解,还会导致生产,通过一系列的反应类似于BrONO,周期。这个途径,然而,由于一般ClONO的速度可以忽略不计,水解,将不会进一步讨论。
,也可以在CH的气相氧化形成的,:
后续氧化的CH,激进的收益率另一个分子,所以反应(4.57)可以被认为是产生两个HO分子。氧化C是什么,也会导致一氧化碳(CO)的生产(108 - 110)。从对流层低平流层,交通也是一个重要的来源有限公司有限公司的主要沉在平流层氧化哦[111]:雷竞技csgo
氧化H、O (D)也会导致生产的两个HO分子(112 - 114),最后,在深圳。等,在日落或日出,光解的H02N02是一种潜在的重要来源,1115]。雷竞技csgo
中期和平流层,气相氧化的H20(反应(4.54))是HO的主要来源。CH4氧化和H2结合贡献10 - 15%,生产,与纬度和海拔的确切数额不同。由于低气溶胶伤心在这个地区,HO生产通过这个地区的一氧化二氮和BrON02周期可以忽略不计。
的分数低平流层HO生产归因于这些HO生产机制的功能,除此之外,高度,SZA,一天的长度。和气溶胶悲伤。在平流层上层,气相氧化水蒸气(反应(4.54))的主要来源是HO)。N, 05年周期(周期(4.55))负责的10%左右,生产低平流层气溶胶背景的悲伤。何鸿燊的生产,从这个周期最初增加随着气溶胶悲伤的增加。上面的气溶胶伤心5缸厘米3(约5倍背景SAD),然而,水解的N205“浸透”[116],这意味着增加气溶胶悲伤超越这一点没有影响一氧化二氮水解的速度,因此影响不大,HO,生产。
BrONO周期(周期(4.56))负责的百分之一或更少,产量低平流层气溶胶背景的悲伤。不同的N次方。O,周期(反应(4.55)),然而,这个周期不“饱和”[102];相反,何鸿燊的速度,生产周期增加线性增加悲伤,即使在极高的气溶胶悲伤而已。因此,这个周期可以成为重要的大型面积丰度,如发现后大型火山喷发。正如前面所讨论的那样,BrONO,周期会在阳光下运行,因此更重要地区的大气暴露于长时间的日光,如高纬度夏季同温层[107]。N205 BrONO,水解反应将在第六章中详细讨论。
CH的氧化,H2结合贡献约20% HO生产低平流层,确切数额取决于纬度和海拔。
最后,HO在平流层也产生相对短暂的毁灭的物种,如HOC1 HOBr, II, 02。通常,这些物种的破坏并不计入净HO生产,因为他们的形成消耗HO . .换句话说,只有那些打破的反应或周期地债券在水里,在甲烷碳氢键,或二世在H, H债券被认为是净HO生产。应该躺HO指出,这个定义,生产,而广泛的领域,是有些武断。根据这种情况,其他的定义HO生产可能是合适的。
10/24/11分区
在方程(4.53),我们定义HO HO的总和,哦,和H在同温层,然而,何鸿燊的H原子是一个微不足道的组成部分,由于H原子的快速转换,在三体反应H + o, HO (4.59)
H原子的生命周期对这个反应是大约10”^低平流层,上升到平流层的0.1秒。这个简短的一生二原子转化为小丰度:比[H] / [HOJ范围从10年代低平流层在平流层顶部的0.01。
作为一个结果,一个可以忽略H在同温层,HO,可以用之和近似HO,哦。进一步,我们可以假定生产的H原子反应相当于生产的HO分子。
图4.24显示了转换途径哦和HO之间。哦是con-veiled HO,主要通过反应
反应(4.60)占主导地位的转换哦HO在较低和mid-stratosphere。在平流层,O原子是丰富,反应(4.61)占主导地位。反应(4.62)通常是轻微的,除了在对流层顶附近,在那里它可以做出重大贡献。
HO转化为主要通过反应哦
图4.24之间的分区示意图哦,HO HO()(的总和。每个箭头标记与促进的反应物转换用箭头表示。
在平流层越低,反应(4.63)和(4.64)贡献大约同样的转换H02哦,从反应(4.65)几乎没有贡献。mid-stratosphere,贡献较小的反应(4.64)占主导地位,其他反应。在平流层,反应(4.65)占主导地位。HO的有生之年,哦对这些反应是如图4.25所示。
寿命(小时)0.001 0.01 0.1
寿命(小时)0.001 0.01 0.1
-
- 图4.25的一生HO的组件。计算for45°N二分条件基于daytime-average组分丰度和光解率:钢铁洪流,l / ^ oino ^ Od +怡安+ ofOl
2 &hno-1 +哦
IHNOJfOH])。
假设光化学稳定状态,比(哦)/ (HO)可以近似表达式
(哦)= + ^ H0 tN0I; NQ (4) + k ^智商)
(HO) - () H4ili01] + A0HtO [0] +
对这个简单的方程。分区同意与测量平流层[74117]。图4.26显示了模型估计的[0 h] / | H02)比例。
哦,110也形成了短暂的反应物种HOC1 HOBr,第九和1)。HOC1和HOBr形成气相中的反应
CIO + H02 -H0C1 + 02(反应(4.14))
并被光解和氧化形成哦(反应(4.17)、(4.85)和(4.86))。由于他们合理的短寿命(见图4.3和4.29),HOC1和HOBr白天在光化学稳定状态(如见方程(4.25)和相应的讨论)。结果,在一天中大部分的损失,从形成HOC1和HOBr平衡生产的霍尔从破坏HOCI和HOBr。因此,这些物种不通常代表净源或汇肥厚性骨关节病变与肺部转移。
纬度
图4.26每年平均daytime-average[哦| / [HO |比率。从Cioddard值二维气候循环模式[73]。
纬度
图4.26每年平均daytime-average[哦| / [HO |比率。从Cioddard值二维气候循环模式[73]。
猪和HOBr消耗HO的形成,而破坏HOC1和HOBr生产哦。因此,虽然没有净HO的变化,当这些物种在光化学稳定状态,有一个分区的净变化,换句话说,测量哦和HO揭示哦,相对于H02略高于预计的简单的分区模型方程(4.66)。更精确的计算[0 h] / [H02]比率必须包括术语来解释这种[117]。
0 H,主要在反应中形成的
光解产生两个哦,自由基是占主导地位的损失机制在平流层。水,也被反应哦:
H的一生,02年大约几天低平流层,减少在平流层顶部的几小时。与HOC1和HOBr一样,生产用水、消耗,而破坏H, 02年生产哦。然而,HO周期足够缓慢通过H . o,生产/破坏分区的HO几乎没有影响,
模型的估计哦和HO丰富绘制在图4.27。全球测量HO物种在中间和上部平流层尚未,但配置文件可以在文献中找到(92118 - 123),在平流层底部,有一个大型数据库的HO测量。测量lower-stratospheric哦获得一系列海拔地区,纬度、不,啊,和净水的丰度图4.28所示绘制SZA。令人惊讶的是,测量显示与SZA很强的相关性,这意味着其他地球物理参数的变化几乎没有影响到哦丰富[74],一般来说,目前的HO光化学模型再现平流层FIO,测量相当不错(74123 - 125)。
HOx生产符合我们的定义,我们定义HO损失是那些HO反应改革一个水分子。的主要损失反应HO OFI之间的反应和HO,破坏了两个小时相当于分子:
这个循环破坏率HO 2£() lMIO [0 h] [H02]。在中期和平流层上部,几乎所有的HO损失来自这个反应。
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