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中国臭氧浓度多年变化特征

臭氧浓度,对流层臭氧柱（TOR）,大气臭氧总柱（TCO）,变化趋势

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.4 大气垂直结构探测技术和过程研究

臭氧（O₃）作为一种重要的气候污染物，对大气化学环境和人体健康具有显著影响。基于ERA5再分析资料，本文系统分析了1979~2022年中国地区（含南海）不同高度层大气臭氧浓度的时空变化特征。本文选取了近地面、400 hPa、500 hPa、125 hPa和100 hPa 五个关键高度层的臭氧质量混合比（单位ppbm），结合近地面气压数据，通过线性插值方法估算近地面臭氧浓度；同时选取大气臭氧总柱（TCO）数据，并进一步计算对流层臭氧柱（TOR）（单位DU），全面分析中国区域不同大气层次臭氧的季节演变规律与多年变化趋势。结果表明：近地面臭氧在春季浓度偏高，对流层中层臭氧浓度在夏季显著偏高，区域上呈现北高南低特征，且近地面夏、秋、冬三季与对流层四季均呈现增长趋势；平流层下层100 hPa、125 hPa 层臭氧浓度于冬春季为高值期，呈缓慢下降趋势，尤其在春季北方区域减弱最为明显。TCO四季呈现出明显的纬度梯度，冬春浓度高、夏秋偏低；TOR分析为，春季最高，冬季次之。趋势检验结果显示，对流层臭氧整体呈上升趋势，而平流层臭氧处于持续减弱状态。研究结果为深入理解我国臭氧污染演变机制及多层次臭氧联动特征提供了科学支撑，对区域污染防控和气候响应评估具有重要参考价值。