Impacto del cambio climatico sobre el ozono ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

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Es probable que el cambio climático también afectará a las emisiones de gases traza de la biosfera. El isopreno es un compuesto biogénico reactivo, emitida por varias especies de plantas y con una fuente global comparable a metano (Guenther et al., 1995). Emisión de isopreno es sensible a la temperatura (por ejemplo, Monson y el otoño de 1989; Sharkey et al, 1996), la concentración de CO2 (Rosenstiel et al., 2003) y la disponibilidad de agua (Pegoraro et al., 2005), entre otros factores. Se espera que estas variables que impulsan a cambiar en el futuro, por lo tanto, ha habido un cierto interés en la proyección de emisiones futuras de isopreno y cuantificar su efecto sobre la composición de la atmósfera (Sanderson et al., 2003; Hauglustaine et al, 2005; Wiedinmyer et al., 2006). Las estimaciones de la emisión en el extremo superior del rango siglo 21 640-890 TgC / año (Sanderson et al., 2003; Lathiere et al, 2005; Wiedinmyer et al., 2006), con el mayor impulsor siendo el incremento proyectado de la temperatura superficial. Los cambios en la emisión de NOx por microorganismos en los suelos es otra importante retroalimentación del clima y la biosfera, debido a la importancia de NOx en la fotoquímica de la troposfera. Se espera que estas emisiones aumenten en un ambiente más cálido húmedo (Yienger y Levy, 1995).

En este trabajo, presentamos los resultados de una versión de nuestro modelo de la química-clima (UM CAM) actualizado para incluir un sistema de oxidación isopreno. Calculamos cambios en el ozono para un clima 2100 con los cambios dinámicos (por ejemplo, la producción de ozono / destrucción, cambio estratropósfero) y la química asociada. Elegimos el escenario SRES A2 para el año 2100, que predice relativamente grandes aumentos de emisiones, con el fin de explorar una amplia gama de influencias en el futuro la calidad del aire. En la actualidad, existen grandes incertidumbres en la estimación de las emisiones biogénicas. A continuación, llevamos a cabo una evaluación inicial del impacto de los aumentos en las emisiones de isopreno idealizadas y alteradas las emisiones de NOx del suelo sobre el futuro del ozono troposférico. Un artículo de Young et al. (2008) 1 a discutir en detalle el papel de isopreno en la formación de ozono.

El modelo climático base es la versión 4.5 de mensajería unificada. Se describe el modelo en la Sección. 2. En secta. 3 se da la configuración experimental. En la Sección. 4, se presenta la simulación actual y comparar los modelados O3, NOx y PAN para observaciones. La sección 5 presenta las simulaciones futuras: impactos en el O3 troposférico de las emisiones antropogénicas y de los cambios en la meteorología se discuten; También se evalúan los cambios idealizadas en la emisión biogénica, relacionados con el cambio climático. Los presupuestos de ozono troposférico para los distintos casos en las sectas. 4 y 5 se analizan. Conclusiones se recogen en la Sección. 6.

- Descripción del modelo

- Modelo Climático

La UM es desarrollado y utilizado en la OMRU para la predicción del tiempo y la investigación del clima (Cullen, 1993; Senior y Mitchell, 2000; Johns et al., 2003). Aquí se utiliza el nivel de 19 UM versión 4.5. Se utiliza una sigma-presión híbrido coordenada vertical, y el dominio del modelo se extiende desde la superficie hasta 4,6 hPa. La resolución horizontal se 3.75◦ por 2.5◦. Meteorología del modelo se ve obligado usando temperaturas superficiales del mar (TSM) prescritos.

Adoptamos un esquema de advección trazador mejorada (A. R. Gregory, comunicación privada, 2001) para reemplazar el esquema existente en la UM, que se basa en el método de redistribución de flujo de Roe (Roe, 1985). El esquema de Roe tiene la ventaja de ser un método monotónica pero sufre de baja precisión en la resolución clima utilizada aquí. El nuevo esquema de transporte trazador se basa en el esquema 1D NIRVANA de Leonard et al. (1995), utilizando la misma extensión a 3D / esfera como el esquema de Roe. El nuevo esquema es conservador, monótona y más preciso que el esquema de Roe a un coste computacional menor. Es considerablemente menos difusiva en la vertical que el esquema de Roe.

La convección es parametrizada por un esquema de flujo de masa con penetración (Gregory y Rowntree, 1990) en el que las parcelas boyantes son modificadas por el arrastre y detrainment para representar un conjunto de nubes convectivas. El esquema de convección se ha probado con 222 experimentos Rn; el acuerdo con las observaciones es razonable (Stevenson et al., 1998b).

El código de radiación Edwards y Slingo (1996) se utiliza en el UM. La absorción por el vapor de agua, dióxido de carbono y O3 se incluye tanto en onda larga y de onda corta cálculos. La absorción por el metano, el óxido nitroso, CFC-11 y CFC-12 también se incluyen en el esquema de onda larga. El vapor de agua es una variable básica del modelo. Campos climatologías prescritas mensuales zonales medias O3 se utilizan en el esquema de radiación a menos que se indique lo contrario. Relaciones de mezcla de otros gases se supone que son constantes globales.

- Módulo de química

El mecanismo químico de la troposfera incluye CO, metano y la oxidación NMVOC tal como se utiliza anteriormente en el off-line TOMCAT modelo de transporte (Ley et al., 1998) y versiones anteriores del modelo de la química + UM (Zeng y Pyle, 2003, 2005). Un esquema de la oxidación isopreno adoptado de Poschl et al. ¨ (2000) se añadió recientemente en el modelo (véase Young, 2007 para más detalles). Las velocidades de reacción se toman de la reciente IUPAC (Atkinson et al., 1999) y JPL (DeMore et al., 1997) evaluaciones. Integraciones químicas se realizan utilizando un esquema de integración temporal implícita, IMPACT (Carver y Stott, 2000), con un intervalo de tiempo de 15 min. El modelo incluye 60 especies y 174 reacciones químicas. Dos trazadores, buey y NOx, se tratan como familias químicas. OH, HO2 y otros radicales peroxi de vida corta se supone que en el estado de equilibrio. El modelo utiliza las tasas que varían de fotólisis diurnas calculados fuera de línea en un modelo 2-D (Derecho y Pyle, 1993) e interpolados a los campos en 3-D. Tenga en cuenta que el efecto de los cambios en la nubosidad no está incluido. La pérdida de especies traza por deposición seca se incluye el uso de velocidades de deposición que se calculan utilizando las velocidades de deposición prescritos a 1 m de altura (en gran parte tomada de Valentin, 1990 y Zhang et al., 2003), dependiendo de la estación, la hora del día y en el tipo de superficie (hierba, bosque, postre, agua, nieve