臭氧是一种生命周期约几周的温室气体。在1970年之后,由于人类活动造成的臭氧消耗性物质(ODS)的增加以及对流层臭氧前体物的增加,平流层(特别是南极)臭氧开始大幅减少,中纬度对流层臭氧比1970年前增加更明显。过去研究多着重探讨南极平流层臭氧洞对南半球夏季气候的影响,或者对流层臭氧增加的温室气候效应,但较少评估臭氧强迫作为单独辐射强迫因子对全球气候变化的影响。本文利用ERA-40再分析资料,CMIP5中CCSM4和GISSR两个气候模式模拟结果,首先比较了再分析资料和两个模式模拟臭氧在1880-1969年及1970-1999年两个时段的变化,其次检查和对比了两个模式中臭氧及长生命周期温室气体(GHG)强迫,以及两个模式臭氧强迫对于全球温度变化的贡献差异,并探讨其可能的机制。本文主要结论包括:1.CCSM4和GISSR模式对1970年后平流层臭氧减少和对流层臭氧增加模拟有较大差异。1970-1999年,CCSM4模式中的臭氧趋势表现为在平流层减少,在对流层增加,平流层减少最多的是南半球春季,强度超过-500ppbv,范围可以到达对流层中上层以及南纬60度,对流层增加最多的区域在欧亚大陆,强度达到7-10DU。而GISSR的臭氧相对来说在平流层减少的持续时间更长(全年都有大范围超过500ppbv的减少)、减少范围更广(可以下传到地面以及南纬40度区域),并且在对流层增加较少(在高纬度区域几乎为0)。2.在CCSM4模式中,在1880-1970年,臭氧对地面气温的影响较小,只占混合温室气体增温趋势的9.5%和观测增温趋势的13%;而在1970-1999年期间,臭氧的全球增温效应分别达到混合温室气体和观测趋势的36%及43%。分析表明臭氧强迫通过增加向下长波辐射以及减少向上短波辐射(主要是引起海冰减少来实现)来影响净辐射。1970年前后臭氧强迫的向下长波辐射占混合温室气体的比例变化与全球增温比例变化一致(16%VS 9.5%,30%VS 36%),并且向下长波辐射空间分布和温度空间分布以及对流层臭氧空间分布一致,说明CCSM4中热力辐射强迫是臭氧引起温度增加的主要原因。其次,因为平流层臭氧的减少引起了两极地区冷却,因此造成极涡加强和南北温度梯度增强。从而造成西风在两个半球都有增强并向极地移动的趋势,导致北半球欧亚大陆和南半球南大洋附近的增温。平流层极盖指数的下降趋势在北半球冬季解释约31%全球增温趋势,说明极地平流层臭氧减少和中纬度对流层臭氧增加的动力作用对冬季的增温有一定贡献,但在其他季节的贡献较小。3.GISSR模式的臭氧强迫在1880-1969年时段也是有一定的增温作用,造成的全球平均增温幅度占混合温室气体的20%左右。但是在1970年之后,GISSR模式中的臭氧强迫导致全球平均地表显著降温(-0.097K/30年),在所有地面纬度都呈降温趋势,这与GISSR模式中向下长波辐射在大部分区域均为负趋势相一致。进一步的分析表明南北极平流层臭氧减少导致的极涡增强使得负温度场和高度场趋势延伸到南北半球中低纬度地区,并且下传到对流层中上层,从而通过平流层-对流层相互作用对地面降温趋势有很大的影响,平流层极盖指数的下降趋势解释每个季节和年平均全球降温趋势的80%以上。4.和CCSM4中臭氧的增温作用相比,GISSR模式高估了平流层臭氧的减少幅度及其持续性,并且低估了对流层臭氧的增加,从而导致全球平均温度和大部分地区的降温趋势。以上两个模式结果对比说明目前气候模式中对臭氧长期趋势的模拟还有许多不确定性,及改进化学模式对臭氧变化模拟的重要性。