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基于GEOS-Chem模型的全球大气氢气土壤沉降过程模拟及气候敏感性研究

氢气土壤沉降模型；GEOS-Chem模型；气候效应

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.2 大气污染-天气气候相互作用

氢气（H₂）是一种重要的清洁能源载体，其在大气中的累积可通过化学耦合过程对气候系统产生间接效应。土壤沉降是大气H₂最主要的清除途径，约占其总清除量的70%以上，然而当前大气化学模型对该过程的描述仍存在显著不确定性。本研究利用GEOS-Chem大气化学传输模型，发展了包含人为源、生物质燃烧源、海洋源和土壤源的高分辨率全球H₂排放清单，并结合土地利用类型与土壤温湿度观测数据，建立了环境因子响应的H₂干沉降速率参数化方案。模拟结果表明，全球大气H₂负荷以约2 Tg yr⁻¹的速率增加，土壤干沉降通量约为50 Tg yr⁻¹。空间分布上，东亚、北美、南美中部和非洲中部是H₂浓度的主要高值区，较全球背景浓度高20–60 ppb。敏感性分析表明，H₂沉降速率对土壤湿度变化响应显著，在干旱与半干旱区域尤为敏感。进一步分析揭示，ENSO等气候模态可通过调控降水与土壤湿度，对上述区域的H₂沉降速率产生滞后性影响。本研究改进并量化了H₂土壤沉降过程的模型表征，为评估氢能规模化应用对大气成分及气候系统的潜在影响提供了科学依据。