大气氧化性是反映对流层大气自我清洁能力的重要指标,对大气成分的转化和移除速率有重要意义。在目前全球变暖的气候背景下,探究未来大气氧化性的变化趋势以及其对气候的反馈效应具有重要的科学意义。历史时期不同气候态下的大气氧化性指标物记录可以为了解大气氧化性的变化机制提供新认知。冰芯硝酸及其氧同位素非质量分馏信号是目前最有前景的大气氧化性指标。一方面,大气活性氮（NOx=NO+NO2）对大气氧化性自由基的循环和对流层臭氧生成具有重要意义,而保存于冰芯中的硝酸直接来源于大气NOx的氧化,因此冰芯硝酸可用于反演历史大气NOx丰度的变化。另一方面,硝酸的氧同位素非质量分馏信号来源于NOx循环和氧化过程中臭氧的贡献,可以直接反映大气臭氧和过氧自由基丰度的相对变化。大气氧化性关键成分臭氧的主要影响因素包括其前体物（NOx,CH4和VOC等）的排放和由Brewer-Dobson（BD）环流控制的对流层-平流层交换。BD环流还通过影响全球平流层臭氧分布来影响对流层臭氧光解速率,进而影响大气氧化性。冰芯硝酸记录研究表明BD环流的强度在冰期可能增加,但目前不同气候模型对冰期BD环流强度变化方向的模拟结果存在矛盾。冰期海冰活性溴化学过程的增强也会导致硝酸氧同位素非质量分馏信号的上升,因此可能覆盖由于BD环流强度变化导致的硝酸氧同位素信号偏移,但其重要性并没有得到很好的评估。此外,尽管冰芯硝酸及同位素记录包含了关于历史时期大气NOx丰度、来源以及大气氧化性的信息,但是硝酸的沉积后过程会改变初始沉降的硝酸信号,造成保存的冰芯硝酸信号与长距离传输的大气初级硝酸信号的差异。尽管硝酸的沉积后过程主要受到雪累积率的控制,但目前对高累积率地区的沉积后过程的强度以及对硝酸同位素保存的影响仍然存在较大争论,这妨碍了对现代高累积率区域钻取的冰芯硝酸记录（如格陵兰岛Summit以及西南极WAIS Divide）的定量解读。本研究以典型高累积率地区格陵兰岛Summit为例,结合观测和模型方法对现代条件下Summit硝酸沉积后过程及其对雪坑硝酸保存的影响进行定量评估。在此基础上,本研究建立了用于校正冰芯硝酸记录的反向模型（Inverse Model）。本研究首次报道了西南极WAIS Divide涵盖末次冰期到全新世的冰芯硝酸及氮氧同位素记录,并与北极格陵兰岛GISP2冰芯的硝酸同位素记录进行了综合对比。本研究进一步使用反向模式对冰芯记录进行校正,分别估算了南北半球在冰期相对于间冰期的大气NOx丰度变化,并定量评估了海冰活性溴化学过程对两极硝酸氧同位素非质量分馏信号的贡献。本研究还通过多种指标探究了 BD环流强度在冰期的变化情况,为冰期BD环流强度的增加提供了新证据。本研究取得的主要结果与结论如下:1.首次报道了格陵兰岛Summit的全年大气硝酸同位素记录,结合文献已发表的硝酸同位素数据为现代条件下Summit沉积后过程的发生提供观测证据。Summit硝酸δ15N数据表现出从大气到表层雪再到积雪逐渐富集的系统性变化趋势,证实了光化学驱动的沉积后过程会导致硝酸的δ15N信号发生改变。沉降硝酸的⊿17O信号在Summit保存完好,但初级硝酸的⊿17O和δ18O均会受到沉积后过程不同程度的干扰。2.使用积雪硝酸光化学模型对现代条件下Summit的硝酸沉积后作用及其对同位素保存的影响进行量化评估。结果显示Summit活跃的沉积后过程会导致积雪硝酸显著的质量损失和同位素效应,最大硝酸损失分数可达21%。模型模拟的雪坑δ15N（NO3-）季节性变化与观测一致,并还原了观测的雪坑春季δ15N（NO3-）峰值和表层雪与积雪δ15N（N03-）的差异。沉积后过程会导致Δ17O（NO3-）约2.1‰的季节性变化,主要来源于硝酸循环过程中当地生成硝酸的Δ17O与初级硝酸的差异,而笼效应引起的Δ17O降低可以忽略不计。Summit初级硝酸的年净损失分数为4%,这表明现代条件下沉积后作用在改变Summit雪坑硝酸同位素季节性的同时也保存了大部分的初级硝酸信号。3.搭建了沉积后过程反向模型利用保存的雪坑/冰芯记录对初级硝酸进行反演,可用于校正沉积后作用对冰芯硝酸信号的影响。利用在Summit和Dome C现存的两套大气和积雪硝酸同位素数据对模型的评估结果表明,在累积率较高的Summit反向模型可以还原当地大气硝酸同位素季节性变化,同时可以准确校正由沉积后作用导致Fpri的δ15N和Δ17O的偏移。对于累积率很低的Dome C,由于模型依赖于初始条件的设置,而目前的雪坑观测不能提供高精度的同位素季节性变化数据,因此无法还原大气硝酸同位素的季节性变化,但可以较好还原大气硝酸的年平均值,这表明反向模型适用于年际尺度上对冰芯硝酸记录的校正。4.首次报道了西南极WAIS Divide覆盖冰期-间冰期的冰芯硝酸浓度及同位素记录。结果显示冰期δ15N（NO3-）相较于间冰期显著上升,且与累积率存在良好的相关性,证明WAIS Divide冰芯δ15N（NO3-）的历史变化主要受沉积后作用控制。WAIS Divide冰期⊿17O（NO3-）相较于间冰期更低,这与格陵兰岛GISP2冰芯的测量结果相反,但存在与GISP2类似的冰期-间冰期以及气候快速时期⊿170（NO3-）随温度的双模态变化模式。5.使用反向模型对南北两极的冰芯硝酸记录进行了校正。模型反演结果表明北半球初级硝酸通量在冰期降低至间冰期的一半,而南半球的初级硝酸通量在冰期和间冰期没有显著差别。估算的冰期北半球大气NOx丰度降低约30%,而南半球基本不变,并与ICECAP的模拟结果存在良好的一致性。南北半球的NOx丰度变化差异可能与冰期南北极冰盖扩张范围的差异有关。模型反演的两极初级硝酸的⊿17O相较于冰芯原始硝酸⊿170均表现为增加,且南极校正后的初级硝酸⊿170在冰期高于间冰期,与GISP2冰芯结果一致。南极初级硝酸非常高的⊿170（＞40‰）表明当地主要初级硝酸可能来源于平流层输送。ICECAP的模型的输出结果表明海冰活性溴化学过程的增强并不能完全解释在冰期初级硝酸⊿17O的上升,而校正后的两极初级硝酸⊿170对温度响应幅度的一致性暗示其受全球尺度的因素控制,即反映了BD环流强度在冰期的增加。同时北半球气候快速变化时期的初级硝酸⊿17O对温度的响应幅度高于南半球,这一证据表明在亚轨道尺度上BD环流强度会随着北半球的温度降低而增加。