对流层臭氧如何变化，变化由什么驱动，又会对气候、人体健康和生态系统产生怎样的影响？这些问题需要地面观测、卫星和飞机等多种观测平台，以及模型和跨区域合作来共同回答。
北京大学环境科学与工程学院陆克定教授与美国国家大气研究中心Helen Worden教授、德国于利希研究中心Martin G. Schultz教授、南非金山大学Raeesa Moolla教授等近日在《Elementa: Science of the Anthropocene》联合发表综述论文，总结了全球对流层臭氧评估计划（Tropospheric Ozone Assessment Report，TOAR）的发展历程和标志性成果，并探讨了未来全球联合研究工作的重点。
TOAR-I建立了全球首个地面臭氧观测数据库，并推动形成一套标准化指标，用于比较不同地区的臭氧分布、变化趋势及其对健康、植被和气候的相关暴露水平。这些数据和方法为跨地区研究提供了共同基础。TOAR-II在此基础上扩大了评估范围。论文回顾了由16个专题工作组推动的合作，以及TOAR-II社区特刊中涵盖的58篇研究论文。这些工作将地面观测与卫星、臭氧探空、飞机观测、再分析资料和模型结合起来，使研究能够从“臭氧在哪里、如何变化”，进一步走向“变化可能由什么因素造成，以及这些变化意味着什么”。
TOAR改进了不同观测平台之间的数据可比性；更系统地描述了全球和区域臭氧变化；加强对前体物排放、气象条件、区域输送以及平流层—对流层交换等驱动因素的分析。相关研究也进一步评估了臭氧对气候、健康、农作物和生态系统的影响，并探索模型、再分析和机器学习方法在机制分析与不确定性评估中的作用。这些进展有助于研究者更全面地理解臭氧变化。不过，臭氧变化通常由多种因素共同影响，单一数据来源或单一分析方法难以完整解释其成因。不同观测平台的采样范围和垂直敏感性也存在差异，因此跨平台比较与来源归因仍需要持续改进。
面向未来，论文依据TOAR-II识别出的知识与数据缺口，提出了若干值得优先推进的研究方向。首先，应扩展全球观测网络，特别是在全球南方、热带、海洋和极地增加地面站点与垂直廓线观测，并加强卫星、飞机和地面观测之间的数据融合与仪器协调；地球同步轨道卫星和新一代卫星观测也有望提供更连续的臭氧及其前体物信息。其次，需要深化对臭氧生成和变化机制的认识，重点加强有机过氧自由基、活性氮和气溶胶相互作用研究，并依托超级观测站和自由基观测改进模型与化学再分析对实际大气过程的刻画。第三，应改进臭氧趋势与来源归因方法，采用更一致的统计和不确定性分析框架，综合评估前体物排放、气象变化、平流层—对流层交换、野火和强对流等因素的作用，尤其关注城市和极端事件中的臭氧变化。第四，应把臭氧评估更紧密地连接到社会与生态影响：将臭氧暴露与健康记录及人群差异结合，评估空气质量与气候政策的协同效益；发展能够反映植物气孔吸收和实际损伤的生态指标，研究臭氧对作物、森林以及全球碳—水循环的影响。第五，可探索将人工智能用于臭氧预测和多源数据融合，并加强与国际大气污染和气候研究计划的合作，提升观测资料不足地区参与全球评估的能力。总体而言，未来需要把更有代表性的观测、更可靠的过程理解和归因方法，与健康、气候和生态影响评估连接起来，为后续全球臭氧评估及相关政策分析提供更扎实的科学依据。
论文信息
Lu, K., Moolla, R., Emberson, L., et al. (2026). “Tropospheric ozone assessment report: Missions, developments, and outlook.” Elementa: Science of the Anthropocene, 14(1). https://doi.org/10.1525/elementa.2025.00101
