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，本研究基于中国科学院大气物理研究山东人工引雷实验（SHATLE）基地开展了强对流和大气成分变化综合观测，揭示了东北冷涡天气过程中出现的一种“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，引雷基地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。本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。
研究成果以《Anomalous vertical structure of tropospheric ozone due to stratospheric intrusions and convective transport》为题发表在《Geophysical Research Letters》期刊上。该论文以安博电子官方网站为第一署名单位，第一作者为陈志雄副教授，通讯作者为柳竞先教授和中国科学院大气物理研究所郄秀书研究员，研究得到国家自然科学基金和中科院先导项目资助。
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
（地理科学学院）