青藏高原对流层BrO的地基MAX-DOAS遥感观测研究

Bromine oxide (BrO) plays an important role in tropospheric chemistry as well as biogeochemical cycles. However, the distribution of BrO in the mid- and lower- latitudes over the continents and its effects on tropospheric chemistry at global scales are not yet completely understood. The Multi-Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy instruments (MAX-DOAS) have been widely used to retrieve the columns and vertical distributions of BrO in the atmosphere. Under this project, we plan to carry out one-year ground-based MAX-DOAS measurements at the two stations of the Tibetan plateau,the Nam Co Station for Multisphere Observation and Research of CAS and the Waliguan Global Atmosphere Watch Baseline Observatory of CMA. We will investigate the levels, vertical distributions and seasonal variations and the effects of salt lakes on tropospheric BrO over the plateau. Our research is expected to make a contribution to the understanding of the sources, distributions and formation mechanisms of tropospheric BrO at global scales. The project can also stimulate a promotion in the fields of atmospheric composition remote sensing and tropospheric halogen chemistry in China and thus increase the reputation of Chinese scientists in international global atmospheric chemistry community.

氧化溴（BrO）在极地和海洋边界层化学过程和生物地球化学循环中起着十分重要的作用，但BrO在大陆中低纬度地区的浓度分布及其对全球对流层化学的影响，目前还不十分清楚。在大气BrO柱浓度和垂直分布的监测方面，多轴差分吸收光谱仪(Multi-Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy，简称MAX-DOAS)一直扮演着主要角色。本项目拟在中国科学院纳木错多圈层综合研究观测站和中国气象局瓦里关大气本底基准观象台两个站点，开展为期一年的MAX-DOAS地基遥感观测，研究我国青藏高原地区上空对流层BrO的浓度水平、垂直分布和季节变化特征，以及高原盐（咸）水湖对对流层BrO的影响。项目研究有益于进一步揭示全球对流层BrO的来源、分布和形成机制，推动我国在大气成分地基遥感观测和对流层卤素化学方面的研究进展，提高我国在全球大气化学研究领域的国际影响。

氧化溴（BrO）在极地和海洋边界层化学过程和生物地球化学循环中起着十分重要的作用，但BrO在大陆中低纬度地区的浓度分布及其对全球对流层化学的影响，目前还不十分清楚。在大气BrO柱浓度和垂直分布的监测方面，多轴差分吸收光谱仪(Multi-Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy，简称MAX-DOAS)一直扮演着主要角色。本项目在中国科学院纳木错多圈层综合研究观测站和中国气象局瓦里关大气本底基准观象台两个站点，开展了为期4年的MAX-DOAS地基遥感观测，利用观测到的太阳散射光谱数据研究反演了我国青藏高原地区上空对流层BrO的浓度水平和季节变化特征。. 本项目研究测试了不同波长范围下进行BrO光谱分析的拟合效果，研究了采用先对相同抬升角下的不同观测谱进行加合、再对加合后的数据进行光谱分析反演的方法，以减少分析误差、提高仪器观测的信噪比。本项目首次获得了青藏高原两个站点上空大气BrO斜柱浓度和对流层垂直柱浓度（VCD）的长期时间序列变化。研究结果表明，纳木错1月和7月份对流层BrO的月平均VCD值分别为2.1e13和7.0e13 molecules cm-2；瓦里关1月和7月份对流层BrO的VCD值分别为2.0e12和1.6e13 molecules cm-2。两个站点均呈现VCD夏季高、冬季低的特征。基于MAX-DOAS在水平和天顶方向的观测，估算出纳木错和瓦里关两站点近地面BrO的体积混合比。. 本项目研究获得的青藏高原对流层BrO的垂直柱浓度和近地面浓度数据很有价值，可以用于与卫星遥感观测资料和全球大气化学模式模拟结果的对比验证，这对深入开展全球对流层BrO的来源、分布和形成机制的研究有重要科学参考价值。