趙彥琴　張君霞

摘要 討論了對(duì)流層臭氧在年際及年代際等較大時(shí)間的變化和洲際間等較大空間尺度的輸送特征，分析了洲際輸送和平流層對(duì)流層物質(zhì)交換對(duì)區(qū)域臭氧的影響，并展望了對(duì)流層臭氧未來的變化。

關(guān)鍵詞 對(duì)流層臭氧；濃度變化；洲際輸送；影響

中圖分類號(hào) X515 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）21-0227-01

臭氧具有強(qiáng)氧化性，濃度較高時(shí)會(huì)對(duì)人體健康造成影響，刺激呼吸道、造成神經(jīng)中毒、破壞人體免疫力等，其中老人和小孩對(duì)臭氧更為敏感。1981—2010年氣候變化（如極端干旱）和臭氧污染共同作用下，我國糧食產(chǎn)量平均每年下降10%。對(duì)流層臭氧又是一種溫室氣體，能夠吸收地表向外長波輻射，其濃度增加可導(dǎo)致地氣系統(tǒng)輻射收支改變，成為引起氣候變化的原因之一。同時(shí)，在干旱等氣候事件日益頻繁和嚴(yán)重的情形下，減少對(duì)流層臭氧含量具有保護(hù)糧食產(chǎn)量的作用。近幾十年來不同地區(qū)對(duì)流層臭氧的變化不盡相同；對(duì)流層臭氧不僅存在城市和郊區(qū)短距離輸送，而且還存在洲際輸送，這種洲際輸送對(duì)于下游大洲對(duì)流層臭氧濃度變化有很大的影響，洲際輸送存在季節(jié)變化，且對(duì)對(duì)流層低層臭氧濃度影響的程度與該地區(qū)臭氧濃度本身有緊密聯(lián)系。本文主要討論對(duì)流層臭氧較大時(shí)空尺度上的變化以及洲際輸送對(duì)區(qū)域臭氧濃度的影響[1-2]。

1 對(duì)流層臭氧濃度變化

1990—2010年北半球自由對(duì)流層和邊界層很多測站觀測的臭氧濃度呈正增長趨勢，但一些地區(qū)臭氧濃度卻在下降，其中30°～90°N之間多數(shù)地區(qū)500 hPa臭氧1990—2000年顯著增長，而2000—2009年增長速率下降。而且不同觀測手段觀測的數(shù)據(jù)在研究臭氧濃度長期變化趨勢時(shí)會(huì)有差異。利用1978—1989年的Zugspitze資料和1990年后平均時(shí)間序列研究發(fā)現(xiàn)，1978—1989對(duì)流層臭氧顯著增加，從20世紀(jì)90年代開始，增加速率降低，21世紀(jì)夏季下降，其他季節(jié)變化不顯著。整個(gè)歐洲的總體排放在減少，但偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村地區(qū)地表測站觀測的臭氧在1996—2005年平均呈現(xiàn)增長趨勢，這種變化可能是由于城鄉(xiāng)區(qū)域氣流輸送造成的[3-4]。

2 洲際輸送和平流層、對(duì)流層物質(zhì)交換對(duì)區(qū)域臭氧的影響

對(duì)流層臭氧生命期不同季節(jié)和海拔高度存在差異，平均為20～30 d或更長，與臭氧緯向輸送的時(shí)間尺度相當(dāng)，表明臭氧至少在洲際尺度上可以輸送，郊區(qū)觀測到的臭氧反映了這種向下風(fēng)向的輸送效應(yīng)。臭氧洲際之間的輸送從臭氧直接觀測和前體氣體觀測可以看出，高濃度臭氧的煙羽在自由對(duì)流層和海拔較高的測站已經(jīng)觀測到，北半球一些偏遠(yuǎn)測站臭氧背景濃度有增加趨勢。

歐洲、東亞和北美洲際輸送對(duì)近地面臭氧濃度的貢獻(xiàn)在春、秋季達(dá)到峰值；夏季近地面臭氧濃度達(dá)到峰值，洲際輸送對(duì)近地面臭氧濃度貢獻(xiàn)很??；冬季洲際輸送可能超過當(dāng)?shù)貐^(qū)域本身產(chǎn)生的量；對(duì)于受冬季風(fēng)和夏季風(fēng)循環(huán)控制的南亞地區(qū)，洲際輸送對(duì)北極地區(qū)近地面臭氧的貢獻(xiàn)比當(dāng)?shù)貐^(qū)域生成和排放都大，并在4—6月達(dá)到峰值，次峰值在10月和12月。

平流層向?qū)α鲗拥膭?dòng)力輸送是對(duì)流層臭氧的一個(gè)重要來源，平流層向?qū)α鲗拥某粞踺斔陀绊懮蠈?duì)流層和近地層臭氧含量。1990—2009年30°～90°N的觀測資料表明，150 hPa和500 hPa平均臭氧觀測記錄相似，1993年、1997年和2000年臭氧含量最小，1999年最大，1999年以后變化趨于平緩；2002年、2004年在150 hPa平均臭氧記錄有峰值，500 hPa記錄沒有這種響應(yīng)，2003年中歐500 hPa臭氧記錄峰值與150 hPa記錄一致，但在北歐和加拿大未出現(xiàn)此現(xiàn)象。

3 對(duì)流層臭氧未來變化的模擬

21世紀(jì)氣候變化、臭氧損耗物及臭氧前體物種類被認(rèn)為是控制臭氧總量及其在平流層、對(duì)流層和近地面分布的主要因素，水汽含量對(duì)臭氧含量有顯著作用，水汽含量高，臭氧消耗增多，而晴空高溫利于臭氧生成。技術(shù)和土地利用的改變、污染控制措施持續(xù)執(zhí)行、航運(yùn)和航空排放增長和減緩氣候變化措施的落實(shí)等都會(huì)影響洲際輸送。另外，氣候變化可能會(huì)導(dǎo)致輸送模式、降水、大氣化學(xué)、土地覆蓋、自然排放、遺留污染再發(fā)射和人為主要排放，會(huì)影響洲際輸送的振幅。對(duì)未來對(duì)流層臭氧含量變化與排放情況的模式模擬發(fā)現(xiàn)，由于模式考慮的排放情況和模式本身的化學(xué)與氣候變化耦合效果影響，不同模式所模擬的結(jié)果不同。

使用模型分別模擬幾種不同排放情形下未來臭氧變化，發(fā)現(xiàn)幾種不同排放情形。2000—2050年全球臭氧前體物排放都將減少，北半球排放情形發(fā)生了轉(zhuǎn)變，歐洲和北美前體物排放減少較早且減小幅度大，南亞和東亞排放略減少或增加。在最小排放情形下，2000—2050年，NOX的排放在北美、歐洲和東亞分別減少78%、63%和48%，南亞增加43%；最大排放情形下，2030年北美和歐洲NOX排放跌幅最大，分別為43%和16%，南亞和東亞增長分別為91%和65%。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 胡君利，林先貴，朱建國.土壤微生物對(duì)大氣對(duì)流層臭氧濃度升高的響應(yīng)[J].土壤，2008（6）：857-862.

[2] 曹際玲，朱建國，曾青，等.對(duì)流層臭氧濃度升高對(duì)植物光合特性影響的研究進(jìn)展[J].生物學(xué)雜志，2012（1）：66-70.

[3] 姜峰，荀鈺嫻.城市臭氧濃度變化規(guī)律分析[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2015（2）：55-59.

[4] 段玉森，張懿華，王東方，等.我國部分城市臭氧污染時(shí)空分布特征分析[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2011（增刊1）：34-39.