平流层和对流层的双向物质交换过程，对大气化学特性及云物理、辐射过程等具有重要作用。以往研究侧重于单向传输，如平流层空气下沉或者对流层空气向上输送，针对二者同时发生的研究还较少。无论何种情况，对流层顶区域是这些过程的必经之路，因而对流层顶化学结构（TCS）受到平流层-对流层交换（STE）的调控，其变化对气候演变有着重要影响；加上东亚地区排放强度大，STE活动频繁，不同来源的大气成分发生相互混合并改变TCS特征。
该研究利用飞机观测资料、气象再分析数据和轨迹模型，探究了东亚地区TCS的变化特征，揭示了对流层污染物和平流层下沉的空气混合对东亚地区TCS变化的重要作用。该研究详细分析了两次接连发展的COL过程中大气成分垂直分布特征，发现在正常情况下，TCS由平流层空气和对流层空气以及二者较为均匀的混合气团组成。而在一些特殊情况下，通过对流向上输送的污染物可直接同平流层下沉的空气混合，形成了与原先对流层和平流层背景值截然不同的混合气团，造成大气氧化性剧烈增强。同时，研究人员还在东亚内陆对流层顶识别到来自洋面的空气团。这些不同来源的空气团混合，使得TCS呈现出异常复杂的结构，其产生独特的化学环境，对云微物理和大气辐射有着重要影响。进一步分析多年飞机资料，发现此类特殊气团出现的频率较高，对对流层顶附近大气成分演变影响很大。该研究将为理解东亚地区人为活动和自然因素如何改变对流层顶提供新的认识。
研究成果以“Convective injection into stratospheric intrusions alters the tropopause chemical structure”为题，发表在国际权威期刊Science Bulletin。该论文以福建师范大学为第一署名单位，第一作者为陈志雄副教授，通讯作者为柳竞先教授和中国科学院大气物理研究所郄秀书研究员，研究得到国家自然科学基金青年科学项目、福建师范大学高层次人才启动基金的资助。
论文连接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.12.053
