近日，大气物理学院曹乐副教授、赵天良教授团队与国家超级计算天津中心合作，在国际顶级学术期刊《Earth System Science Data》（ESSD，中国科学院一区，影响因子11.6，五年影响因子13.9）上发表重要研究论文（图1），成功构建并发布了我国区域高时空分辨率的对流层顶折叠现象多年数据集。曹乐副教授为论文唯一通讯作者，团队研究生杨愈佳为第一作者。

对流层顶折叠是平流层-对流层物质交换（STE）的关键动力学过程，平流层富含臭氧的空气可通过此过程向下侵入，深刻影响对流层大气化学组成及极端天气发生发展。然而，受限于数据产品的时空分辨率，此前国内一直缺乏针对中国区域的高精度、长时序对流层顶折叠数据集，限制了跨层输送精细特征的研究。面对这一科研难题，曹乐副教授、赵天良教授团队依托国家重点研发计划《PM_2.5和O₃污染形成的天气耦合机制及协同控制原理》项目，开展了该数据集的研发工作。该研究基于ERA5再分析数据，采用三维位涡（PV）标记法来构建折叠数据库。通过在垂直大气剖面中精细追踪气团属性变化，成功实现了对平流层与对流层气团交替结构的精准识别，构建了跨度长达10年（2014–2023年）、空间分辨率达0.25°、时间分辨率达逐小时的对流层顶折叠数据集。

该团队还完成了海量数据的处理与算法调试。验证结果表明，该数据库与现有月均数据集（ETH数据库）在月平均折叠频率上具有极高的一致性（相关系数高于0.9，图2）。并得益于0.25°和逐小时的高分辨率，该数据集首次有效捕捉到了以往因数据平滑处理而被忽略的中尺度精细分布特征（图3）。在典型平流层入侵个例（如华北平原深对流层顶折叠事件）分析中，该数据集在不同时间尺度上均展现了优异的刻画能力。

该成果是大气物理学院承担的国家重点研发计划《PM_2.5和O₃污染形成的天气耦合机制及协同控制原理》（2022YFC3701204）的一项重要标志性成果。数据集的开放共享，将为深入探究中国区域对流层顶折叠的空间分布特征与形成机制提供数据支撑，特别是在评估平流层入侵的臭氧跨层输送及其对近地面空气质量的影响方面具有广阔的应用潜力。

曹乐副教授、赵天良教授团队长期致力于平流层-对流层相互作用及其环境与气候效应研究，在对流层顶折叠识别与物质输送、大气污染形成的天气学机制等方向持续产出高水平研究成果。本次发布的高分辨率对流层顶折叠数据集，是团队在该领域多年深耕的重要突破，也为后续开展平流层入侵对对流层臭氧分布与空气质量的影响研究奠定了坚实的数据基础。未来，团队将进一步拓展数据集的时空覆盖范围，并结合观测与模式资料，深入探索对流层顶折叠与极端天气、区域空气质量之间的联系机制。

图1  Earth System Science Data发表截图

图2  该数据库与ETH数据库月平均折叠频率数据对比

图3  2014-2023年中国区域对流层顶折叠频率空间分布

文章链接： https://doi.org/10.5194/essd-18-2689-2026

数据链接： https://doi.org/10.5281/zenodo.17446871