近日，中國海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高會旺教授團(tuán)隊及合作者在國際頂尖綜合性學(xué)術(shù)期刊ScienceBulletin發(fā)表了題為“High downward surface solar radiation conducive to ozone pollution more frequent under global warming”（全球變暖背景下地面太陽輻射增強(qiáng)導(dǎo)致臭氧污染更加頻繁）的快訊論文。論文第一作者為學(xué)校博士研究生寇文彬，通訊作者為高陽教授。

近年來，我國臭氧濃度呈明顯上升趨勢，已成為部分城市空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的首要因素，并對人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。除中國外，世界上還有多個地區(qū)易發(fā)生臭氧污染，如美國東南部、歐洲等。2021年世界衛(wèi)生組織（WHO）更新了全球空氣質(zhì)量準(zhǔn)則，加嚴(yán)了短期標(biāo)準(zhǔn)，并新增了長期暴露指標(biāo)臭氧暖季峰值，因此加大了臭氧達(dá)標(biāo)難度。在以往主要關(guān)注單季節(jié)臭氧污染的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡明多季節(jié)臭氧污染問題顯得尤為重要。

2019年秋季，我國出現(xiàn)了全國性的大范圍臭氧污染事件，特別是珠江三角洲地區(qū)，導(dǎo)致其暖季峰值超過WHO標(biāo)準(zhǔn)。基于多個氣象因素歸因分析，發(fā)現(xiàn)地面太陽輻射與臭氧年際變化相關(guān)性遠(yuǎn)高于其它氣象因子，并且即使在溫度較低時，較強(qiáng)的太陽輻射依然可促進(jìn)高臭氧濃度累積。為進(jìn)一步探索機(jī)制，結(jié)合區(qū)域大氣化學(xué)模式，發(fā)現(xiàn)其主要機(jī)制為強(qiáng)太陽輻射驅(qū)動下的臭氧前體物天然源排放大幅增加，不僅促進(jìn)了臭氧濃度升高，更重要的是提高了長時間臭氧污染事件的發(fā)生頻率，從而大大促進(jìn)臭氧超標(biāo)天數(shù)的增加。

地面太陽輻射通過驅(qū)動臭氧前體物天然源排放引發(fā)長時間臭氧污染。(a)2015-2018年和2019年秋季珠江三角洲地區(qū)不同溫度范圍的平均臭氧MDA8濃度和地面太陽輻射(DSSR)，黑色條表示一個標(biāo)準(zhǔn)差。樣本量百分比用綠色菱形表示。(b)MDA8臭氧濃度相對于2015-2019年各月平均值的秋季月異常，以及DSSR，總云量(TCC)和日2m最高氣溫(T2)。左上(第一列)為MDA8臭氧日異常與DSSR和T2的相關(guān)系數(shù)(R)，左上(第二列)為TCC與DSSR的相關(guān)系數(shù)。(c)和(d)，2015-2018年(黑色線條代表標(biāo)準(zhǔn)差)和2019年珠江三角洲秋季臭氧超標(biāo)事件的持續(xù)時間(x軸)及對應(yīng)的超標(biāo)天數(shù)(y軸)，其中（c）不包括天然源排放，（d）代表基準(zhǔn)情景與（c）的差別，即天然源排放對臭氧超標(biāo)事件的貢獻(xiàn)。

該研究通過高分辨率地球系統(tǒng)模式，并結(jié)合第五、六次國際耦合模式比較計劃(CMIP5,6)的多模式結(jié)果，一致揭示出全球變暖背景下中國東部、美國東南部、歐洲，未來總云量降低，地面太陽輻射顯著增加，高分辨率地球系統(tǒng)模式顯示出地面太陽輻射未來增幅更大。通過將秋季地面太陽輻射日異常標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)建了臭氧氣象指數(shù)，高臭氧氣象指數(shù)可有效解釋高臭氧濃度，進(jìn)而闡明在北半球多個易發(fā)生臭氧污染區(qū)域，高臭氧氣象指數(shù)天氣發(fā)生頻率顯著增加，即利于高臭氧污染發(fā)生的氣象條件在全球變暖背景下可能會更加頻繁地發(fā)生。


未來臭氧易發(fā)地區(qū)地面太陽輻射的增加易于誘發(fā)臭氧污染。(a-b)，相對于1975-2004年秋季，本世紀(jì)末(2071-2100年秋季）RCP8.5下CESM-HR(a)和SSP5-8.5下CMIP6(b)預(yù)測的DSSR變化的空間分布。紫色框代表主要臭氧易發(fā)地區(qū)(中國東部、美國東部和歐洲)。黑色點(diǎn)代表統(tǒng)計學(xué)上顯著。(c-f)，基于CMIP6的珠三角地區(qū)、中國東部、美國東部和歐洲的臭氧氣象指數(shù)(IMO)的直方圖(歷史時期1975-2004年秋季表示為藍(lán)條，未來時期2071-2100年秋季表示為紅條)。

以上研究結(jié)果表明，未來利于發(fā)生臭氧污染的氣象指數(shù)頻率增加以及全球變暖背景下臭氧前體物天然源排放的增強(qiáng)，特別是考慮到人為源和天然源的協(xié)同效應(yīng)，臭氧污染控制任務(wù)將更加艱巨。結(jié)合WHO新發(fā)布的暖季峰值標(biāo)準(zhǔn)，該研究可為臭氧達(dá)標(biāo)政策制定提供重要科學(xué)依據(jù)。

本研究由中國海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高陽教授、姚小紅教授、高會旺教授，物理海洋教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張紹晴教授、吳立新院士等與國內(nèi)外相關(guān)院校合作完成，得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的資助，模式計算依托嶗山實(shí)驗(yàn)室高性能科學(xué)計算與系統(tǒng)仿真平臺完成。

通訊員：寇文彬

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