西北太平洋台风活动对中国东部的空气质量有巨大的影响。目前研究表明，北向移动的台风和连续的台风活动都会极大地改变东亚地区的天气状况，并且可能导致中国东部地区出现大范围的臭氧污染。而连续向北移动的台风同时具备这两个特征，但它们影响中国东部地区臭氧污染的机制尚不清楚。
近日，我系硕士生王嘉禾（第一作者）在王芃副研究员（通讯作者）、高蒙教授（香港浸会大学）、成天涛教授和梅伟教授的联合指导下，基于中国气象局热带气旋资料中心的台风路径、强度资料、ERA5大气再分析资料、EAC4大气成分全球再分析资料和中国环境监测总站实时发布平台获取的臭氧观测数据，并结合HYSPLIT后向轨迹模式和WRF-CMAQ模式，从多个角度分析了连续北上台风期间中国东部臭氧浓度增加并形成极端臭氧污染事件的原因。研究结果显示，连续北上的台风和东亚地区大尺度环流的相互作用导致中国东部地区持续受到干燥大陆气团的控制，维持了高温、干燥、低云量、强太阳辐射等有利于臭氧生成的气象条件。同时北上台风对西北太平洋副热带高压的增强作用导致了臭氧在京津冀、河南和山东一带的初始积累，为台风西侧偏北风导致第一次臭氧向南的跨区域传输提供了来源。然后两个北上台风之间形成的弱反气旋再次恶化了大气扩散条件，进一步导致了臭氧浓度在东部地区的快速上升，使华北地区和长三角地区北部成为第二次臭氧向南跨区域传输的来源地区。此外，在两个台风北上后，长三角地区重复出现了南风回流，导致臭氧在两次南下输送后扩散受阻。以上这些因素的协同作用最终导致了中国东部地区在连续北上超强台风活动期间的平均MDA8 O3较2020年8月上升了30%。
这项研究揭示了连续北上台风过程中区域性臭氧污染的形成过程和传输机制，强调了极端天气事件中复杂气象条件对臭氧污染形成的重要影响。有助于加深对极端天气条件下大气污染形成机制的理解。相关文章已于2024年10月发表于《npj | climate and atmospheric science》。该研究得到了国家重点研发计划（2022YCF3703004、2023YFC3708202）、上海市自然科学基金（23ZR1406100、22ZR1404000）、国家自然科学基金（42175179）的共同资助。
论文信息：Wang, J., Wang, P., Tian, C., Gao, M., Cheng, T., & Mei, W. Consecutive Northward Super Typhoons Induced Extreme Ozone Pollution Events in Eastern China. npj Clim Atmos Sci 7, 244 (2024). https://doi.org/10.1038/s41612-024-00786-z
图1.连续北上台风路径和中国东部地区臭氧污染情况。(a) 台风Maysak和台风Haishen的路径和强度，连续北上台风期间（CTYT）WPSH（588 dagpm，500hPa，红线），8月和9月副热带高压的气候平均位置（1991-2020年，共30年，橙线）。(b) 2020年NCP、SD-HN和YRD在PRE-CTYT（绿色）、CTYT（橙色）和AFT-CTYT（蓝色）期间的平均MDA8 O3，以及CTYT期间MDA8 O3较前一时段的变化率（灰色）。(c) 2020年8 - 9月东部地区同纬度（北纬24.5°-42°、东经112°-122°范围内）MDA8 O3的75%分位数，蓝点表示Maysak对应时间所在的纬度位置，红点为Haishen的。蓝色虚线和红色虚线分别表示台风Maysak和Haishen生成的时间，灰色虚线表示CTYT结束时间。
图2. CTYT期间亚洲东部地区的环流形势与气象要素的变化。(a) CTYT期间500hPa高度场、风场、2米温度，8 - 9月500hPa高度、风场、2米温度的气候平均态及二者的差值，红色实线突出显示了WPSH（588 dagpm, 500hPa）的位置。(b) 中国东部地区同纬度（北纬24.5°-42°、东经112°-122°范围内）当地时间14:00的2 m温度、相对湿度（RH）和紫外线辐射b波段（UVB）。
图3. CTYT期间的环流形势和MDA8 O3浓度变化。
图4. 连续北上超强台风影响对中国东部臭氧污染形成的概念图。 图中绿色区域揭示了连续北上超强台风维持的利于臭氧生成的气象条件，蓝色区域展示了CTYT期间复杂的传输过程，O3的颜色对应图中展示的相应颜色过程所引起的区域性臭氧增加。
