郄秀书等-GRL: 东北冷涡对华北夏季对流层臭氧的影响

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        我国北方夏季对流层臭氧浓度高，传统认为光化学作用、生物质燃烧（BB）和平流层入侵（SI）是主要成因。为解析臭氧垂直结构的动态变化机制，中国科学院大气物理研究郄秀书团队、卞建春团队和福建师范大学合作，在山东人工引雷实验（SHATLE）基地开展了强对流和大气成分变化综合观测，并发现了东北冷涡影响下对流层出现的一种“上低下高”（bottom-heavy）的异常臭氧垂直结构。

        研究发现冷涡过境期间，华北地区上空中低对流层受到平流层空气团入侵的作用，臭氧浓度显著高于其平均气候态分布（甚至超过90百分位）。而上对流层-下平流层（UTLS）区域的臭氧浓度则明显低于其气候值，降幅达33%–48%，通过后向轨迹模拟及气象资料分析，发现这些低浓度臭氧来自青藏高原地区的边界层，在对流输送的作用下向东平流至华北UTLS区域。论文进一步基于多年卫星观测资料，量化了平流层入侵因素对我国北方夏季对流层臭氧的影响，发现平流层入侵可使得中层臭氧浓度在短时段内增加35%，指出这类天然臭氧输入对对流层臭氧演变具有不可忽视的作用。

        该研究成果近期发表于《Geophysical Research Letters》期刊，论文第一作者为福建师范大学陈志雄副教授（2020年大气所博士毕业），通讯作者为福建师范大学柳竞先教授和中国科学院大气物理研究所郄秀书研究员，合作者包括大气所卞建春研究员、蒋如斌研究员、李丹副研究员、白志宣高工等人。本研究得到了国家自然科学基金（42230609, 42322505）、中国科学院战略先导专项（XDB0760402）的资助。

        论文信息：
        Chen, Z., Liu, J.*, Qie, X.*, Bian, J., Jiang, R., Li, D., Bai, Z., Zhang, H., Sun, Z., Zhang, J., Xiao, X., Yang, M., Shu, L., and Cheng, X. (2025). Anomalous vertical structure of tropospheric ozone due to stratospheric intrusions and convective transport. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL117160. https://doi.org/10.1029/2025GL117160

图为2024年7月15-17日引雷基地连续四次臭氧探空的观测结果，包括臭氧（红色线）、相对湿度RH（绿色线）和静力稳定度（蓝色点）。

论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL117160

来源：https://iap.cas.cn/gb/xwdt/kyjz/202508/t20250801_7900240.html