CMIP6模型中地表高程对近地面臭氧的敏感性研究：平流层-对流层交换的关键作用

这篇研究通过CAMS再分析数据和CMIP6多模型模拟，揭示了北半球中高纬度地区近地面臭氧浓度与地表高程的显著相关性（青藏高原5.21 ppbv/km，格陵兰4.57 ppbv/km），并阐明平流层-对流层交换（STE）通过压缩垂直距离增强臭氧输送的机制（贡献率达38%-46%），为高海拔地区空气质量治理和气候化学模型优化提供了关键科学依据。

　　

Highlight

本研究利用CMIP6模型和CAMS再分析数据，首次量化了北半球近地面臭氧对地表高程的敏感性：高纬度地区臭氧浓度随海拔升高增速达6.06 ppbv/km（相关系数r=0.76），显著高于中纬度（1.85 ppbv/km）。特别值得注意的是，青藏高原和格陵兰等高地表现出强烈的"STE放大器"效应——地表高程通过压缩平流层入侵的垂直距离，使STE贡献率提升至46%（剔除异常模型IPSL-CM5A2-INCA后）。

Conclusions and discussions

系统性分析表明：

1. 1.

   臭氧-高程关联性：STE驱动的臭氧解释了北半球中高纬度38%和37%的臭氧变率，证实地表高程是影响臭氧分布的独立环境因子。

2. 2.

   模型差异启示：CMIP6多模型均值虽能捕捉趋势，但对STE贡献的模拟存在显著差异（如IPSL模型敏感度仅0.01 ppbv/km），提示当前气候化学模型需改进STE参数化方案。

3. 3.

   生态健康意义：研究结果特别适用于青藏高原等敏感地区，其5.21 ppbv/km的臭氧增速（r=0.81）可能通过增强紫外辐射吸收和氧化应激，对高原生态系统和居民健康产生级联影响。