平流層臭氧能夠吸收大量太陽的有害紫外輻射，因而被稱為地球的保護傘。平流層臭氧的耗散會破壞生態系統♢，並改變適宜人類生存的氣候條件，這凸顯了研究平流層臭氧變化的重要性🔐。過去的研究多聚焦於南北兩極臭氧洞對全球氣候的影響，事實上臭氧消耗不僅僅存在於兩極附近，還存在於青藏高原上空。前人的研究多側重於青藏高原臭氧谷（OVTP）的生成原因🌘👩‍❤️‍💋‍👩，而有關OVTP氣候效應方面的研究少之又少。因此，揭示🚣🏽、理解並量化OVTP變異對於東亞降水的影響對提高我國夏季降水預報水平具有重要的科學意義和實用價值🦹。

近日🖕🏼，我系博士生朱淩奧娜（第一作者）和吳誌偉教授（通訊作者）的最新研究發現5-7月份的OVTP變異可以解釋高達15%的東亞夏季（6-8月份）降水異常（圖1）🧝🏿‍♂️。研究結果表明🛬，青藏高原地表溫度（T_s）異常是連接5-7月OVTP與東亞夏季降水之間的關鍵橋梁。觀測與數值實驗（SC-WACCM模式）均表明🕒，5-7月期間，青藏高原平流層臭氧濃度的減少會導致平流層溫度顯著下降🛫，使更多輻射到達對流層和地表，從而使對流層和地表氣溫升高🧛🏽‍♀️。此外，OVTP的增強會導致局地200hPa處位勢高度的正異常，該異常減少了低層雲量🏌🏿‍♀️🙏，增加了局地凈短波輻射和地表感熱通量🤽🏻‍♀️，使大氣邊界層高度上升🍅，從而進一步地抑製了低層雲的形成，形成了陸-氣正反饋（圖2）👨🏼‍🏫。通過該正反饋機製，OVTP加強了青藏高原T_s異常，該異常能通過陸地記憶性持續至夏季。在夏季🧑🏿‍🔬，青藏高原上的非絕熱加熱激發了中心位於江淮流域的低層異常反氣旋👩🏽‍🎓，從而導致長江流域的降水負異常。與此同時🧱，伴隨著反氣旋的出現，位於中國東南沿海地區的異常東風有助於水汽的輸送，從而引發中國南部的降水正異常（圖3與圖4）。通過對CMIP6模式結果的深入分析🗜👩🏻‍🎓，我們發現那些能夠較為準確地模擬OVTP與青藏高原Ts之間關系的模式，更有望提供對東亞夏季降水的精確預測。

這項研究揭示了5-7月青藏高原臭氧谷變異對東亞夏季降水異常的定量貢獻🚣，清晰地闡述了其中的物理圖像及調製過程。這一研究的發現對於深入理解東亞夏季降水過程具有重要的科學意義🚐，且有助於提高東亞夏季降水的預測準確性。相關文章已於2023年10月被Nature系列期刊《npj Climate And Science》接收🚣🏽‍♀️🤱🏽。

論文信息：Lingaona Zhu and Zhiwei Wu^* (2023): To what extent can the Ozone Valley over the Tibetan Plateau influence the East Asian summer precipitation? NPJ Climate and Atmospheric Science, DOI: 10.1038/s41612-023-00508-x.

圖1: （a） MJJ青藏高原臭氧谷指數回歸東亞夏季降水異常場 （單位：mm/day）◼️，打點表示通過95%置信區間；（b） MJJ青藏高原臭氧谷指數對東亞夏季降水的解釋方差貢獻（單位👩🏼‍✈️：%）🧭。

圖2: MJJ OVTP引起的同期緯向垂直剖面異常（數值實驗差異👩🏻‍🦼‍➡️：去除OVTP前-去除OVTP後）。（a）臭氧混合比（單位📔：10^-7 mol/mol），（b）溫度（單位：K），（c）位勢高度（單位🦹🏽‍♀️：gpm），（d）雲覆蓋率（單位：%），以及（e）凈加熱率（單位：10⁶ K/s）🫢。打點表示通過90%置信區間。

圖3: MJJ OVTP引起的位於（a）200hPa，（b）500hPa，（c）850hPa（單位🧎‍♂️‍➡️🧜‍♂️：gpm）高度的東亞夏季大氣環流異常（數值實驗差異：去除OVTP前-去除OVTP後）。打點表示通過90%置信區間。

圖4: 大氣對青藏高原非絕熱加熱強迫的線性響應🖨。（a） 青藏高原上空熱源位置；（b）垂直加熱廓線；（c） 200hPa, （d） 500hPa 與（e） 850hPa高度的大氣環流場響應結果（單位：gpm）。