平流层臭氧洞事件一般发生在南半球春季10月，往往与氟氯烃（CFCs）参与的异相化学反应有关。平流层极区的极寒冷（要求低于195 K左右）空气促使极区平流层云的形成，从而为臭氧的化学损耗创造了气象条件。南半球平流层极涡寒冷程度远远强于北半球平流层极涡，因而北半球鲜有发生臭氧空洞事件。然而，在1993、2011和2020年三月卫星观测都发现了北半球平流层臭氧的显著减少，被称为“臭氧损耗事件”（以便与南半球臭氧洞事件作区分）。这种事件14-15年在北半球才发生一次，其成因亟待研究。

大气科学学院中层大气科学团队饶建博士与其合作者借助最新的ERA5再分析资料产品和观测数据分析了2019/2020年冬季平流层极涡的演变状况。结果表明，隆冬期间对流层行星波活动持续偏弱造成了平流层极涡非常强。极寒、极强的平流层极涡一致延续至三月，并达到了有卫星观测记录以来的同期之最。极强的平流层极涡和持续偏弱的波动，造成了Brewer-Dobsin（BD）环流输送减弱，不利于BD环流将臭氧丰富的低纬度平流层空气输送至臭氧含量匮乏的极区。因此，动力作用是造成2020年3月臭氧损耗的重要原因。研究估计40%的臭氧损耗与动力作用有关，而余下的60%才是化学损耗所致（图1）。

图1 (a) 利用ERA5再分析资料计算得到的2019 年 11 月 1 日至 2020 年 3 月 31 日，60°N臭氧向极地输送的通量值 () 逐日演变（黑色），其中灰线为多年的气候态。红色（蓝色）阴影表示向北极的臭氧输送有正（负）的盈余。(b) 每个冬季月份（2019年11月至2020年3月）累积输送的极地臭氧通量异常（单位：DU）。2020 年3月60°N的总臭氧损失为-67 DU，总动力传输 (-26.3 DU) 贡献了约 40% 的损失。剩下的 (60%) 主要由化学损耗解释。

文章已在《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》杂志发表：Rao, J., and C. I. Garfinkel, 2021: The Strong Stratospheric Polar Vortex in March 2020 in Sub-seasonal to Seasonal Models: Implications for Empirical Prediction of the Low Arctic Total Ozone Extreme. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 126(9), e2020JD034190. https://doi.org/10.1029/2020JD034190.