作为重要的温室气体之一，一氧化二氮（N₂O）的全球变暖潜能（GWP）是等量二氧化碳（CO2）的298倍。N2O的主要排放来源于在土壤和海洋中微生物硝化反应和反硝化反应。由于人类在农业生产中使用含氮肥料，N2O的对流层体积混合比（VMR）增加了20%，从工业化前的270 ppb增加到2011年的324 ppb。在全球变暖的背景下，控制N2O也被视为控制温室效应的关键部分。然而，在减排政策中，N2O在很大程度上被忽略：由于全球过度使用合成氮肥，全球人为排放在过去40年中增加了30%。N2O浓度的上升不仅带来了全球变暖的威胁，还带来了平流层臭氧消耗的风险。N2O从对流层到平流层的输送及其在平流层中的分布主要由布鲁尔-多布森环流（BDC）控制。此外，平流层突然变暖（SSW）也会显著改变N2O的分布。越来越多的模拟结果表明，随着温室气体排放量的增加，BDC中从对流层到平流层的传输可能会增强，SSW的频率也有变大的几率。这表明未来平流层中温室气体的分布可能存在更大的不确定性，进而影响BDC和SSW。

我实验室海陆气创新团队利用Aura卫星上的微波临边探测仪（Microwave Limb Sounder, MLS）观测到的N2O，分析了2005年至2020年平流层N2O浓度的长期变化规律和趋势。

我们发现N2O浓度在平流层下部呈下降趋势，而在平流层上部呈上升或波动趋势。在31.62百帕和68.13百帕的气压层，降幅达到-5 ppb/yr。平流层上层的增长率约为1-2 ppb/yr。尽管N2O变化趋势的具体物理化学机制仍有待分析，但可以确定的是，在平流层环流和极端事件之间的相互作用下，平流层N2O在过去16年发生了显著变化，这种变化将影响平流层的化学平衡和辐射平衡，并可能影响全球变暖的趋势。

图1. 2005-2020年N2O浓度高层年变化率、纬向平均时间序列和趋势分析

图2. 2005-2020年N2O浓度低层年变化率、纬向平均时间序列和趋势分析

该研究成果于2022年2月14日被《Remote Sensing》接收，题目为“Long-Term Variation of Greenhouse Gas N2O Observed by MLS during 2005–2020”。中山大学18级本科生蓝馨怡为文章第一作者，海洋-陆地-大气相互作用与全球效应创新团队骨干成员朱丽叶副教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、广州科技计划和南方海洋实验室创新团队建设科研经费的支持资助。