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学科主题: 地理学::自然地理学
题名: 南亚黑碳排放在青藏高原东南部冰川中的记录
作者: 王茉
答辩日期: 2009-12-01
导师: 徐柏青
专业: 自然地理学
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
学位: 博士
关键词: 青藏高原 ; 大气棕色云 ; 冰芯 ; 黑碳 ; 燃烧排放
摘要: 青藏高原蕴藏着除南、北极之外体积最大的冰川。其冰川融水是东亚和南亚诸多河流的主要来源。然而,喜马拉雅山冰川的迅速退缩使得冰川储备下降,威胁到数以亿计人口的用水。伴随南亚经济和人口快速发展的是对生物、化石燃料需求和消耗的增长。生产和生活排放的含碳颗粒和其他烟灰悬浮在大气中,逐渐形成其气候影响受人瞩目的大气棕色云。大气中高浓度含碳颗粒对大气的增温作用,以及沉降于冰雪表面的黑碳所引起的地-气辐射通量的改变,被认为是喜马拉雅山冰川融化的主要原因。 本文采用热/光学碳分析法对钻取于青藏高原东南部的两只冰芯(PLZ-4、PLZ-23)中碳气溶胶进行测试,结果发现二者记录的元素碳(EC)和有机碳(OC)浓度具有非季风期(10~5月)高、季风期(6~9月)低的周期变化规律。因子分析结果显示冰芯记录中含碳颗粒主要来源于化石燃料燃烧排放。根据区域硫排放记录、大气环流模式以及藏东南地区不同于藏西北地区的碳气溶胶年际/季节变化趋势,发现西风带南支和印度季风的交替控制不但造就了南亚地区明显干、湿季更替,也为南亚污染物质进入藏东南地区提供了推动力。因此,两只冰芯记录中EC、OC含量的季节性变化可能反映的是南亚大气中碳气溶胶的浓度变化。 藏东南冰芯中所记录的EC、OC含量在波动中均呈现上升趋势。PLA-4冰芯记录中碳气溶胶和可溶性无机离子(CI—,NO3—,SO42-,Na+,NH4+,K+,Mg2+,Ca2+)浓度与印度北部降水量具有镜像对应关系。结合印度经济发展历史以及化石燃料消耗,可以发现PLZ-23冰芯中含碳颗粒含量同南亚经济发展和燃烧排放息息相关。从50年代中期至70年代末,印度经济发展缓慢,冰芯中的EC、OC含量小幅波动但相对稳定;从80年代末开始至90年代中期,印度经济的快速发展伴随着化石燃料消耗的增长,冰芯中EC、OC随之共同呈现快速增长趋势;自90年代中期之后,随着生物燃料的开发和利用,以及化石燃烧消耗的减少,冰芯记录中EC/OC比值开始下降,同时EC含量在小幅下降之后,于2003年开始再次快速升高。由此可见,藏东南冰川中记录了南亚地区含碳颗粒的污染排放。 发生于每年冬春季的南亚棕色云在西风带南支的作用下与藏东南地区冰川中留下较高的黑碳浓度(>10ng g-1)。雪冰中高含量的黑碳对雪冰表面反照率和冰川物质平衡具有重要影响,这些影响随积雪消融迅速加剧。因此,减少南亚黑碳排放不但可有效降低藏东南冰川中EC含量,而且能够减缓冰川退缩趋势。 此外,在采用热/光学碳分析方法测试雪冰中的OC、EC时,随温度的升高,一些矿质颗粒会使仪器的反射或透射信号发生不可逆转的改变,这将对碳气溶胶的测试结果造成偏差。针对这个普遍存在的问题,本文选用一支短冰芯,将其纵向分割为4份,并分别采用4种过滤方法过滤融水样品。在采用热/光学碳分析方法测试后,平行移动分析图谱中反射光初始线至250℃结束时的反射值,以消除因矿质颗粒所造成的反射光偏移的影响。通过对4个序列OC和EC值,发现:碳气溶胶在冰芯横断面上的分布具有微弱差异,但4种过滤方法得到的OC、EC序列波动趋势一致;吸附于矿质颗粒物上的含碳颗粒含量不会对结果产生显著影响。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.itpcas.ac.cn/handle/131C11/1330
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王茉.南亚黑碳排放在青藏高原东南部冰川中的记录 [博士].北京.中国科学院研究生院.2009
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