近日，中國海洋大學海洋環境與生態教育部重點實驗室高會旺教授團隊及合作者在國際頂尖綜合性學術期刊ScienceBulletin發表了題為“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導致臭氧污染更加頻繁）的快訊論文。論文第一作者為學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量不達標的首要因素，并對人類健康產生嚴重威脅。除中國外，世界上還有多個地區易發生臭氧污染，如美國東南部、歐洲等。2021年世界衛生組織（WHO）更新了全球空氣質量準則，加嚴了短期標準，并新增了長期暴露指標臭氧暖季峰值，因此加大了臭氧達標難度。在以往主要關注單季節臭氧污染的基礎上，進一步闡明多季節臭氧污染問題顯得尤為重要。

2019年秋季，我國出現了全國性的大范圍臭氧污染事件，特別是珠江三角洲地區，導致其暖季峰值超過WHO標準?；诙鄠€氣象因素歸因分析，發現地面太陽輻射與臭氧年際變化相關性遠高于其它氣象因子，并且即使在溫度較低時，較強的太陽輻射依然可促進高臭氧濃度累積。為進一步探索機制，結合區域大氣化學模式，發現其主要機制為強太陽輻射驅動下的臭氧前體物天然源排放大幅增加，不僅促進了臭氧濃度升高，更重要的是提高了長時間臭氧污染事件的發生頻率，從而大大促進臭氧超標天數的增加。

【資料圖】

地面太陽輻射通過驅動臭氧前體物天然源排放引發長時間臭氧污染。(a)2015-2018年和2019年秋季珠江三角洲地區不同溫度范圍的平均臭氧MDA8濃度和地面太陽輻射(DSSR)，黑色條表示一個標準差。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的相關系數(R)，左上(第二列)為TCC與DSSR的相關系數。(c)和(d)，2015-2018年(黑色線條代表標準差)和2019年珠江三角洲秋季臭氧超標事件的持續時間(x軸)及對應的超標天數(y軸)，其中（c）不包括天然源排放，（d）代表基準情景與（c）的差別，即天然源排放對臭氧超標事件的貢獻。

該研究通過高分辨率地球系統模式，并結合第五、六次國際耦合模式比較計劃(CMIP5,6)的多模式結果，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準化，構建了臭氧氣象指數，高臭氧氣象指數可有效解釋高臭氧濃度，進而闡明在北半球多個易發生臭氧污染區域，高臭氧氣象指數天氣發生頻率顯著增加，即利于高臭氧污染發生的氣象條件在全球變暖背景下可能會更加頻繁地發生。

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

以上研究結果表明，未來利于發生臭氧污染的氣象指數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，特別是考慮到人為源和天然源的協同效應，臭氧污染控制任務將更加艱巨。結合WHO新發布的暖季峰值標準，該研究可為臭氧達標政策制定提供重要科學依據。

本研究由中國海洋大學海洋環境與生態教育部重點實驗室高陽教授、姚小紅教授、高會旺教授，物理海洋教育部重點實驗室張紹晴教授、吳立新院士等與國內外相關院校合作完成，得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助，模式計算依托嶗山實驗室高性能科學計算與系統仿真平臺完成。

通訊員：寇文彬

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.01.022