題目：Understanding ozone-meteorology correlations: A role for dry deposition
發表期刊：Geophysical Research Letters
作者：Sarah C. Kavassalis and Jennifer G. Murphy
第一作者機構：Department of Chemistry, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada
出版年：2017
本研究主要使用統計方法和簡單的模擬方法，主要從植物主導的幹沉降過程討論了美國地面臭氧濃度與氣象條件的關係，並重點討論了地面臭氧濃度與水汽的關係。該研究揭示了植被在臭氧汙染和臭氧與天氣條件相互作用中可能起到的重要作用。
研究使用的數據來自美國CASTNet觀測網，其提供了臭氧濃度、相對溼度、向下短波、風速、風向、土壤溼度和葉面積指數等數據。研究還介紹了一個重要的變量，飽和蒸氣壓虧缺（VPD），其表徵的是某個溫度和相對溼度條件下，飽和蒸汽壓與實際水汽壓的差，它與植物的氣孔開閉和傳導性密切相關。
基本的相關性分析顯示，美國東北部臭氧與溫度正相關性強於東南部，而臭氧與相對溼度的負相關性在東南部強於東北部（圖1）。除了西南部，VPD與臭氧濃度均呈現較強的正相關，其相關性在夏季與溫度相當，並且各個季節平均之後其相關性在各個變量中最高。作者進一步分析了各個季節的不同變量對臭氧變化的解釋比例（圖2）。其結果顯示VPD在春季、夏季和秋季有較強的解釋性，但是在冬季解釋性較低。同時，在葉面積指數較大的站點VPD的解釋性高於葉面積指數較小的站點，因此作者認為臭氧和VPD的相關性可能與植物氣孔的幹沉降作用變化有關。
實際上，臭氧和VPD的相關性也可能與臭氧和溫度的相關性有關（相同的相對溼度條件下，溫度升高VPD也趨於升高，且很可能在植物排放更多的地方，也就是葉面積指數更大的地方該效應更敏感）。但是，VPD與水汽也有關，因此相同溫度下VPD和相對溼度也存在相關性，仍然可以通過幹沉降來影響臭氧濃度。有幾種因素被認為是臭氧與相對溼度存在較強負相關的原因：（1）臭氧光解並與水汽反應損耗臭氧（2）相對溼度大指示著更大的雲量，因此減弱了光化學反應強度（3）相對溼度大指示著降雨，增強了對前體物的清除作用（4）平流層乾燥、富含臭氧的空氣入侵（5）天氣尺度運動時的清潔、潮溼的空氣被傳輸到大陸。作者認為在大多數站點，臭氧與向下短波輻射和水汽壓的相關性不強，因此臭氧光解後的消耗不是主要的臭氧與相對溼度負相關的影響因素。用雲量來進行解釋不能在模式中得到很好的驗證，而且如前面所說，臭氧與向下短波輻射的相關性不強。降雨帶來的影響是局地性的。平流層臭氧的入侵只在春季顯著，在夏季和秋季不常見，並且也不經常出現在美國東南部。天氣尺度的運動可以比較有效的解釋臭氧和相對溼度的負相關性，但是在世界的其它並不受到明顯天氣尺度運動影響的區域也存在臭氧和相對溼度的負相關。因此，作者認為植物幹沉降很可能起到了顯著的作用。
作者將站點按照區域劃分並且計算了其VPD的出現頻率（圖3）。結果顯示在美國VPD變化較大，並且通常可以達到VPD對氣孔傳導性起明顯作用的區間。因此，他們進一步設計了簡單的化學計算模型來估計VPD導致的植物的幹沉降變化對臭氧濃度的影響。他們計算了不同相對溼度下，不包括VPD作用的經典的Wesely方案和代入三種不同植被參數的包括VPD作用的幹沉降方案對臭氧生成的影響（圖4）。其結果顯示，僅僅考慮化學生成和損耗不能產生明顯的臭氧與相對溼度的負相關，而在此基礎上加入Wesely方案僅僅降低了臭氧生成速率但是並不改變對相對溼度的依賴性。只有考慮了VPD對植被氣孔的作用帶來的幹沉降變化，才可以模擬出明顯的臭氧和相對溼度的負相關。作者使用了多種條件進行驗證，都產生了類似結果。作者最後也簡單討論了邊界層高度的作用，邊界層高度變化可能會放大VPD的作用，同時VPD可能通過缺水條件改變植物的排放來影響臭氧濃度。