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

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FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

“Título”

Impacto del cambio climático sobre el ozono troposférico y sus presupuestos globales

Autores:

Llontop Pérez Gustavo Alberto

Vera Fernández Luis Orlando

Asesor:

Mg. Ingeniera química Julissa del Rocío Gamarra Gonzales

Pimentel – Perú

2016

Resumen

Se presenta el modelo de la química-clima UM CAM en el que un módulo de química de la troposfera relativamente detallada se ha incorporado en el Modelo Unificado versión de la Oficina Meteorológica del Reino Unido 4.5. Obtenemos buenos acuerdos entre las especies modeladas de ozono / nitrógeno y una serie de observaciones incluidas las mediciones de ozono superficial, datos sonde de ozono, y algunas campañas de aeronaves.

Cuatro 2,100 cálculos evaluar respuestas de los modelos a los cambios previstos de las emisiones antropogénicas (SRES A2), el cambio climático (debido a la duplicación de CO2), y los cambios asociados al cambio climático idealizada de las emisiones biogénicas (es decir, aumento del 50% de las emisiones de isopreno y doblando las emisiones de soilNOx) . La carga global del ozono troposférico aumenta de manera significativa para todas las simulaciones 2100 A2, con la mayor respuesta causada por el aumento de las emisiones antropogénicas. El cambio climático tiene diversos impactos en O3 y sus presupuestos a través de cambios en la circulación y variables meteorológicas. El aumento de vapor de agua provoca una reducción sustancial de ozono sobre todo en la baja troposfera tropical (> 10 ppbv reducción sobre el océano tropical). Por otro lado, un mayor intercambio estratosfera-troposfera de ozono, lo que aumenta en un 80% debido a la duplicación de CO2, contribuye a ozono aumenta en la troposfera libre extra tropical que posteriormente se propagan a la superficie. Temperaturas más altas proyectadas favorecen la producción química de ozono y la descomposición del PAN que conducen a los niveles de ozono superficial elevada en ciertas regiones. Convección mejorada transporta precursores de ozono más rápidamente fuera de la capa límite que resulta en un aumento de la producción de ozono en la troposfera libre. Relámpago-produjo aumentos de NOx en alrededor de 22% en el clima CO2 duplicado y contribuye a la producción de ozono.

La respuesta al aumento de las emisiones de isopreno muestra que el cambio de la capa de ozono está determinada en gran medida por los niveles de NOx fondo: entorno de alta NOx aumenta la producción de ozono; regiones que emiten isopreno con bajos niveles de NOx ver disminuciones locales de ozono, y aumento de los niveles de ozono en la región remota debido a la influencia de la química PAN. Los cambios en el ozono calculados en respuesta a un aumento del 50% de las emisiones de isopreno están en el intervalo de entre -8 ppbv a 6 ppbv. Duplicar las emisiones de NOx del suelo aumentarán considerablemente el ozono troposférico, con hasta 5 ppbv en las regiones de origen.

1. Introducción

El ozono troposférico (O3) tiene un papel importante de radiación y química y ha sido un foco de muchos estudios de modelización. Puede ser un contaminante regional; altos niveles de ozono son perjudiciales para la salud humana y la vegetación. O3 es la fuente primaria del radical hidroxilo (OH), que desempeña un papel clave en la capacidad oxidante de la atmósfera. También es importante debido a su impacto radiactivo; el ozono es actualmente el tercer gas de efecto invernadero más importante después del dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4).

Durante la era industrial, las actividades humanas han modificado la composición química de la atmósfera considerablemente. El aumento de emisiones en la superficie de metano, monóxido de carbono (CO), compuestos orgánicos volátiles (COV) y los óxidos de nitrógeno (NOx = NO + NO2), producido por la quema de biomasa y la combustión de combustibles fósiles, han causado las concentraciones de O3 troposférico para aumentar significativamente (Volz y Kley, 1988; Thompson, 1992; Marenco et al, 1994). Se estima que la cantidad total de O3 troposférico ha aumentado en un 30% a nivel mundial desde 1750, lo que corresponde a un promedio de forzar radiactivo positivo de 0,35 Wm-2 (Houghton et al., 2001). Los nuevos aumentos de O3 troposférico se prevén en respuesta a los continuos aumentos de emisiones en la superficie.

El ozono troposférico se forma como un producto secundario fotoquímica de la oxidación de CO y los hidrocarburos en presencia de NOx. Sus resultados de por vida corta químicos en una distribución no homogénea y una mayor dependencia de los cambios en las emisiones de gases de origen que para los gases de efecto invernadero de larga vida. La química compleja O3 en la troposfera requiere un mecanismo químico exhaustiva de la química / VOC NOx a ser incorporados en un modelo de la química / clima de 3 dimensiones para simular la distribución global O3 y para evaluar las respuestas climáticas.

Numerosos estudios sobre la evolución de los cambios de O3 troposférico desde tiempos pre-industriales y los forzamientos radiactivos asociados han llevado a cabo utilizando varios modelos de transporte o climáticas químicos (por ejemplo, Hauglustaine et al, 1994; Forster et al, 1996;.. Roelofs et al, 1997; Berntsen et al, 2000; Brasseur et al, 1998;.. Stevenson et al, 1998a; Mickley et al, 1999; Hauglustaine y Brasseur, 2001; Grenfell et al, 2001). Sin embargo hay una diferencia significativa entre menudo modelos en sus predicciones del cambio de ozono, (véase, por ejemplo Houghton et al., 2001), a pesar de que estos modelos normalmente reproducen observaciones actuales "satisfactoriamente". Los cambios futuros de O3 troposférico dependerán de cómo las emisiones de precursores de ozono cambian en el futuro y también de cómo cambiará el clima. Continuas emisiones de NOx y COV se predice para aumentar el O3 troposférico, pero el aumento previsto de la temperatura y la humedad del mismo modo tener un impacto. Un número de estudios han sugerido que un clima más cálido y húmedo esperado sería ralentizar el aumento de la abundancia O3 en comparación con un clima sin cambios (Brasseur et al, 1998;.. Johnson et al., 1999; Stevenson et al, 2000).

Nos han informado de estudios anteriores con un módulo de química de la troposfera (idéntico al off-line CTM Tomcat, véase Ley et al., 1998) incorporado en la Oficina Meteorológica del Reino Unido (OMRU) Modelo Unificado (UM) versión 4.4. La química compuesta (alcanos C2-C3, HCHO, CH3CHO y acetona) de NOx / CO / CH4 / COVNM. El modelo se utilizó para evaluar los cambios de ozono troposférico entre 2000 y 2100 utilizando el escenario SRES A2 (Zeng y Pyle, 2003). Se evaluó la información sobre la producción química de ozono tras el aumento de vapor de agua, pero, a diferencia de algunos de los estudios anteriores, encontramos que los cambios dinámicos de gran escala en un clima futuro condujo a un aumento del ozono troposférico mediante un mayor intercambio estratosfera-troposfera (Zeng y Pyle, 2003). Un aumento de la STE en un clima en el futuro también se informó por Collins et al. (2003) y Sudo et al. (2003). Sin embargo los estudios detallados sobre las evaluaciones entre el cambio climático y la composición de la troposfera son todavía limitados. Stevenson et al. (2005) Analizan el impacto de los cambios en el clima física de la composición química de la troposfera; las respuestas climáticas son predominantemente negativos (por ejemplo, reducción de la carga de ozono troposférico y la vida útil y reduciendo la vida útil de metano), pero se necesitan más estudios de modelos con el fin de llegar a un consenso común sobre las respuestas climáticas. Más recientemente, Stevenson et al. (2006) informaron de un estudio de modelado de conjunto de 25 modelos para la evaluación del IPCC cuarto. Simulaciones para la evaluación contrastados un ambiente 2000 con el año 2030, incluyendo carreras con sólo las emisiones de precursores modificados, y una carrera teniendo en cuenta tanto los cambios en las emisiones y el clima. Las diferencias de modelo-modelo son mayores cuando se considera el escenario de cambio climático. Además, algunos estudios recientes modelos regionales y globales indican impactos regionales del cambio climático sustanciales sobre las concentraciones de ozono en superficie (Langner et al, 2005; Murazaki y Hess, 2006).

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