南极平流层臭氧对全球臭氧含量和对流层天气气候至关重要。本文利用三维化学传输模式SLIMCAT、多种卫星资料和再分析资料，探究了11月南极臭氧洞面积偏大的原因以及2000年后南极平流层臭氧的恢复趋势，得到了以下几点结论： 1.利用去除氯和溴卤化物当量（EESC）趋势贡献的月平均臭氧洞面积异常，挑选出11月南极臭氧洞面积偏大和偏小事件，探究了8月南极异常偏大的臭氧洞面积是否是11月南极异常偏大臭氧洞面积的先决条件。结果表明：8月南极异常偏大的臭氧洞不是11月南极臭氧洞面积异常偏大的先决条件；11月臭氧洞面积的大小主要受到10月末至11月中旬动力输送的影响。在臭氧洞面积偏大事件中，上对流层和下平流层较弱的斜压扰动使得进入平流层的行星一波的振幅偏弱，进一步导致平流层纬向风偏强，临界面（U=0）与波反射面之间的距离偏大，导致上平流层更多的行星波被反射和行星波辐散，从而使剩余环流向极地输送的臭氧偏少。臭氧洞面积偏小事件中，在上对流层和下平流层，温度场中行星一波槽位于高度场中行星一波槽的西侧，斜压扰动偏强且进入平流层的行星一波振幅偏大。偏强的波活动从对流层传播到平流层，使得纬向风减速，临界面（U=0）与波反射面接近，导致上平流层更多的行星波被吸收和行星波辐合，进一步使得剩余环流偏强和更多的臭氧被输送至极地。 2.利用多种资料和SLIMCAT模式模拟结果分析了2000至2020年间南极臭氧在臭氧洞期间（8月至11月）的恢复趋势，重点分析了2000年后9月南极平流层臭氧化学损耗仍不断增加的原因。通过计算南极臭氧洞面积和南极极地（63°?90°S）平均的臭氧柱总量（TCO）在2000至2020年间的线性趋势后发现，除了以往研究中确认的9月份臭氧恢复信号外，8月南极臭氧洞面积和月平均TCO均出现了显著的恢复趋势。基于NASA臭氧观测网站的观测资料计算得到的南极8月臭氧洞面积恢复速度为?0.41±0.31million km2/年，且通过了95%的显著性检验。论文还定量评估了化学过程在8月份臭氧恢复中的贡献。结果表明：南极8月的臭氧损耗（?O3）表现出正趋势，且该正趋势主要由臭氧化学损耗减少导致，即8月南极臭氧恢复主要由化学过程贡献，表明《蒙特利尔条约》及其附属条约的签订对8月南极臭氧恢复起了主要作用。 用不同方法估算的9月南极臭氧的恢复信号比较复杂。9月份南极臭氧洞面积和月平均TCO的恢复速度分别为?0.29±0.23million km2/年和1.67±1.36DU/年。本文进一步评估了9月这一个月内，?O3和臭氧化学损耗量在2000年后的趋势，结果表明：9月南极?O3和臭氧化学损耗的趋势分别为?1.16±1.01DU/年和?0.50±0.44DU/年，即随着大气中臭氧损耗物质（ODSs）含量的下降，南极9月这一个月内臭氧损耗和化学损耗仍在增加。通过分析与臭氧化学损耗密切相关的活性氯（ClOx）在2000年后的趋势发现：在南极中低平流层，高纬度地区的ClOx呈现正趋势，这就合理地解释了9月南极臭氧化学损耗在2000年后不断增加这一现象。 进一步分析发现，随着大气中ODSs的减少，南极中低平流层臭氧化学损耗速率减慢，到9月中旬，仍有大量臭氧留存在南极中低平流层。这导致臭氧催化循环反应的速率发生变化，延长了活性氯在南极中低平流层的存在时间。上述机制只能解释~50%的ClOx正趋势，南极中低平流层动力过程的变化也可能导致南极中低平流层高纬度区域ClOx表现为正趋势。
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