近日，中国科学院合肥物质院安光所联合英国南极调查局、德国不来梅大学相关团队，基于中国北极黄河站长期观测数据以及p-TOMCAT化学传输模型，系统研究了北极对流层活性溴来源及其对极地大气氧化性演变的影响，相关成果以《北极新奥尔松对流层中的溴氧化物：来源分析及其对大气化学的影响》（“Tropospheric bromine monoxide in Ny-Ålesund: source analysis and impacts on atmospheric chemistry”）为题，发表于《大气化学与物理》（Atmospheric Chemistry and Physics）。
极地地区是全球变化的放大器与敏感指示器，气温升高、海冰消融等不仅深刻改变着极地自身的环境，也通过一系列极端气候与环境事件，如平流层臭氧空洞、边界层臭氧极端损耗等，对区域及全球大气成分、辐射平衡及生态系统产生连锁性挑战。对流层一氧化溴BrO是导致北极春季臭氧损耗的关键活性物质，其来源包括海冰上的积雪、吹雪和开阔海洋释放的海盐气溶胶等。在极地地区，缺乏高精度的观测数据一直是制约大气化学机理研究的短板。研究团队利用安光所自主研发的多轴被动差分吸收光谱系统，在中国北极黄河站开展了十多年的长期观测，获取了对流层BrO与气溶胶消光廓线的连续变化，显著提升了大气化学模型对活性溴和臭氧等关键气体模拟的准确性，精确再现了春季极地地区对流层溴爆发及臭氧损耗现象，揭示了活性溴来源被低估的重要因素。
研究证实，海冰表面吹雪对活性溴释放具有关键作用，且海盐气溶胶表面的非均相再循环过程是维持北极高浓度BrO的关键机制。对溴爆发气团来源的分析发现，多年海冰区域吹雪产生的溴排放通量占比超50%，其贡献与一年海冰区域相当，揭示了多年海冰区域在北极溴爆发事件中的重要贡献。该研究深化了人类对北极对流层活性溴来源的认识，为极地边界层臭氧损耗与大气汞循环研究提供了重要支撑。
中国科学院合肥物质院安光所博士研究生李启迪为论文第一作者，中国科学院合肥物质院安光所罗宇涵研究员、英国南极调查研究所杨昕研究员为论文通讯作者。该研究获得国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、中国科学院合肥物质科学研究院院长基金、中国国家留学基金委（CSC）、英国自然环境研究理事会（NERC）及德国研究基金会（DFG）等项目的支持。
图1. 2017-2023年3-5月，北极Ny-Ålesund地区BrO柱浓度、AOD、地表臭氧和气态单质汞的变化箱线图（左列），以及7年平均后各参数对应的月变化（右列）
图2.北极溴爆发期间（3-5月）不同海冰区域吹雪释放活性溴的贡献
