近日，南方科技大学海洋科学与工程系助理教授李莹团队在大气物理与环境领域取得研究进展，揭示了台风系统对臭氧事件中污染浓度的日变化影响机制。该研究成果以“The impact of peripheral circulation characteristics of typhoon on sustained ozone episodes over the Pearl River Delta region, China”为题发表在大气科学期刊Atmospheric Chemistry and Physics。

位于高空平流层中的臭氧可以屏蔽紫外线，对地球生物具有保护作用，但是由地表到1km左右的边界层范围内, 臭氧浓度升高则会增加空气氧化性，导致严重的人体健康和植物作物危害，是人为活动排放源引起的典型大气二次污染物。近地表臭氧的来源复杂，可以由氮氧化物和挥发性有机物光化学反应生成，也可以由大气输送过程从其它地区域或高空臭氧输送而来。地面观测数据表明粤港澳大湾区夏秋季频发的台风外围环流能引发臭氧高污染事件，但台风如何影响边界层高臭氧污染的机制尚不清晰。本研究通过对观测资料的深入挖掘和对天气系统-大气污染过程数值模拟，揭示了台风生成发展期间粤港澳大湾区边界层垂直方向上臭氧污染浓度及其日变化的成因和机理。

图1：(a) 2016年7月6日至(f) 2016年7月11日(f) 16:00珠三角地区地面臭氧浓度水平分布图。(a )中黄色和蓝色三角形表示风廓线站59 486和59的位置284. D0黑框表示发生严重臭氧污染事件的区域。

本研究系统研究了2014-2018年发生在西北太平洋的38次台风外围环流特征，首次发现粤港澳大湾区受台风外围环流影响期间, 不只在地表存在弱风，而是从地表到3-5公里高度都存在弱风，出现显著的弱风加深(weak wind deepening，WWD)现象。进一步的分析表明WWD发生时伴随区域持续臭氧污染事件的比例高达94%。采用大气化学传输数值模型对WWD发生时的污染过程进行模拟分析，该研究揭示了当本区域受台风外围环流影响时, 天气晴热引起了近地表之上光化学生成的臭氧增加，而外围垂向环流导致的水平WWD引起了地表至3-5km的大气平流运动的减弱，进而带来了边界层臭氧污染的升高。大气垂直混合运动，进一步将高空增加的臭氧带到地面，导致地面日间臭氧浓度持续升高。这一研究揭示了台风外围环流期间WWD对持续臭污染事件日变化具有重要影响，发现了WWD现象对地面臭氧浓度日变化具有很好的指示作用，研究结果有助于更好的预报台风外围环流引发持续的臭氧污染事件，为理解粤港澳大湾区大气二次污染物生成和传输机制、更准确的臭氧污染日变化的预警预报等提供重要的科学依据。

南科大是论文第一单位。李莹为论文第一作者，其它作者包括南科大海洋科学与工程系博士后赵向军、高晋徽和中国气象局广州热带海洋气象研究所研究员邓雪娇。以上研究得到了国家自然科学基金委、广东省重点领域研究发展计划、广东基础与应用基础研究基金委员会项目、南方海洋科学与工程广东省实验室引进人才团队重点专项(广州)、广东省科技计划项目和深圳市科技计划项目的支持。