Abstract Due to the non-linear nature of ozone production in the troposphere, ozone production as a function of aviation nitrogen oxide (NOx = NO + NO2) emissions varies based on the background NOx levels. Of the several different sources of background NOx in the atmosphere, NOx from lightning (LNOx) contributes a substantial amount of NOx to the upper troposphere and has an effect on the ozone production efficiency, even though the LNOx source still has significant uncertainty. In this study, CAM5, the atmospheric component of the Community Earth System Model (CESM), was used to study the effect of uncertainties in NOx emissions from lightning on the production of aviation-induced ozone. Three sensitivity studies were analyzed with varying LNOx values of 3.7, 5, and 7.4 TgN/yr, representing the best current range estimates for LNOx. Results show a decrease in the aviation-induced ozone production rate and radiative forcing (RF) as LNOx increases. This is tied to the decreased ozone production under NOx saturated conditions. The ozone production per unit of NOx emission from lightning ranges from 2.38 TgO3/TgN for the case with 3.7 TgN from lightning to 0.97 TgO3/TgN for the case with 7.4 TgN from lightning. Similarly, the O3 RF decreases from 43.9 mW/m2 for the 3.7 TgN/yr case to 34.3 mW/m2 for 7.4 TgN/yr case. Understanding the current sensitivity of aviation-induced ozone production to the LNOx strength is important for reducing the uncertainty in ozone production from aviation NOx emissions.

中文翻译：

---

闪电NOx排放对航空臭氧产生的影响

摘要 由于对流层臭氧产生的非线性特性，臭氧产生作为航空氮氧化物 (NOx = NO + NO2) 排放的函数会根据背景 NOx 水平而变化。在大气中几种不同的背景 NOx 来源中，闪电 (LNOx) 产生的 NOx 向对流层高层贡献了大量的 NOx，并对臭氧生产效率产生影响，尽管 LNOx 来源仍然具有很大的不确定性。在这项研究中，社区地球系统模型 (CESM) 的大气成分 CAM5 用于研究闪电产生的 NOx 排放的不确定性对航空引起的臭氧产生的影响。对三项敏感性研究进行了分析，其中 LNOx 值分别为 3.7、5 和 7.4 TgN/年，代表了 LNOx 的最佳当前范围估计值。结果显示，随着 LNOx 的增加，航空引起的臭氧产生率和辐射强迫 (RF) 会降低。这与 NOx 饱和条件下臭氧产量的减少有关。闪电产生的每单位 NOx 排放的臭氧产量范围从闪电产生的 3.7 TgN 的情况下的 2.38 TgO3/TgN 到闪电产生的 7.4 TgN 的情况下的 0.97 TgO3/TgN。类似地，O3 RF 从 3.7 TgN/yr 情况下的 43.9 mW/m2 下降到 7.4 TgN/yr 情况下的 34.3 mW/m2。了解航空引起的臭氧产生对 LNOx 强度的当前敏感性对于减少航空 NOx 排放臭氧产生的不确定性非常重要。闪电产生的每单位 NOx 排放的臭氧产量范围从闪电产生的 3.7 TgN 的情况下的 2.38 TgO3/TgN 到闪电产生的 7.4 TgN 的情况下的 0.97 TgO3/TgN。类似地，O3 RF 从 3.7 TgN/yr 情况下的 43.9 mW/m2 下降到 7.4 TgN/yr 情况下的 34.3 mW/m2。了解航空引起的臭氧产生对 LNOx 强度的当前敏感性对于减少航空 NOx 排放臭氧产生的不确定性非常重要。闪电产生的每单位 NOx 排放的臭氧产量范围从闪电产生的 3.7 TgN 的情况下的 2.38 TgO3/TgN 到闪电产生的 7.4 TgN 的情况下的 0.97 TgO3/TgN。类似地，O3 RF 从 3.7 TgN/yr 情况下的 43.9 mW/m2 下降到 7.4 TgN/yr 情况下的 34.3 mW/m2。了解航空引起的臭氧产生对 LNOx 强度的当前敏感性对于减少航空 NOx 排放臭氧产生的不确定性非常重要。