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，研究团队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。研究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。
中国北方地区痕量气体传输气象条件及垂直分布
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）
核心PI
陈志雄 |
福建师范大学
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未公示；
文章信息：
上述研究成果发表于国际权威期刊《Geophysical Research Letters》。福建师范大学陈志雄副教授为论文第一作者，柳竞先教授及中科院大气物理研究所郄秀书研究员为文章共同通讯作者。该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。
论文发表：
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.
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