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从气候变化角度找原因 冬季雾霾严重也有极地气变的份

来源:科技日报 作者:刘海英 2017年03月16日 09:27
[导读] 

本报驻美国记者 刘海英


图为王育航教授。(图片来自佐治亚理工学院) 

雾霾已成为中国百姓关注焦点。两会上李克强总理在政府工作报告中明确提出,要“坚决打好蓝天保卫战”,体现出党和国家治理大气污染的决心和信心。解决雾霾问题要靠科学施策,雾霾形成机理的研究成为治霾的关键。
    美国佐治亚理工学院地球与大气科学系王育航教授牵头的一项最新研究表明,全球气候变化导致的极地北冰洋海冰消融与西伯利亚降雪增加改变了区域大气环流结构,可能加剧了中国近年来冬季空气污染严重的问题。该研究从气候变化角度看待雾霾成因,为治霾提供了一个新思路。

静稳天气系致霾的重要因素
    最近几年,政府制定了严格的污染减排目标来减少工业和其他污染源的排放,以期减轻雾霾,但冬季尤其是12月至1月间的严重空气污染事件却在不断上演。是否有其他重要因素在空气污染问题中扮演角色?这一疑问促使王育航和他的合作者们开始着手相关研究。
    研究小组收集了包括气象能见度观测与卫星监测数据在内的相关资料。为了分析历史污染水平,他们基于地表风速与逆温强度创建了一个新的空气污染潜势指数(PPI),以此衡量中国东部地区的污染扩散条件。
    “当我们创建了PPI指数并将其与历史能见度长期观测数据对照后发现,发生于2013年1月间的空气污染事件的严重程度远高于过去30年间任何一年的水平。”王育航向科技日报记者表示,“而同时期的污染排放并没有明显变化,由此我们推断,一定有其他重要因素导致了上述极端事件。”
    王育航指出,中国东部地区由一系列相互接壤的平原组成,东临大海,余面环山,地形地貌特征与同样遭受空气污染困扰的美国南加州地区类似。在冬季,大量来自工业与机动车排放的空气污染物只能通过水平扩散或垂直混合来有效清除。一旦这些大气的清除机制在静稳天气条件下失效,空气污染物便开始累积。发生于2013年1月的事件就像是“有人关掉了通风扇以阻止区域空气自然流通净化”。

极地气候变化加剧冬季雾霾
    在进一步检查了包含极冰、雪盖、厄尔尼诺等各种主要气候因子的影响后,研究小组发现,中国地区静稳天气条件与北极海冰和中高纬度西伯利亚地区雪盖的变化密切相关。其中,北极海冰在2012年秋季减小到历史性低位,而西伯利亚雪盖面积在紧随其后的2012年初冬季节达到历史性最大。随后,他们采用全球气候模式来模拟研究这些气候因子的变化是如何影响大尺度大气环流形势,以及中国东部地区的污染扩散条件的,并得出结论:海冰减少与雪盖增加导致影响中国的西伯利亚高压脊减弱,由此减小了海陆气压与温度梯度,并导致东亚冬季风传播路径向东偏移,这一变化降低了中国东部地区的地表风速,并创造了区域大范围的静稳天气条件。
    这一模拟研究结果与当年冬季中国东部整体气温偏高,而位于中国以东的韩国和日本遭遇严寒天气的情况相吻合。这些区域气温变化清楚地表明,冷空气影响范围发生了改变。
    王育航称,去年冬季至今年初再次上演了类似的气候变化情形。北极海冰去年9月再次接近历史低点,而欧亚大陆中高纬雪盖面积随后增加,进而引发了去年12月至今年1月间中国东部的严重空气污染。
    “中国地区的空气污染排放在过去4年中处于下降趋势,但冬季空气质量并没有明显改善。这一现象很大程度上与近年来北极地区秋季海冰快速减少,以及中高纬度欧亚地区初冬降雪增加导致的气候效应相关。”王育航说,“上述极地气候变化减弱了影响中国中东部地区的冷空气强度,使得空气污染物更容易累积并形成区域性大范围严重空气污染。”

治霾与温室气体减排需协同
    研究小组将成果发表在最新一期的《科学进展》杂志上。王育航指出,他们的研究成果首次将极地气候变化与区域空气污染问题联系起来,并清楚地表明,全球气候变化导致的大尺度环流扰动具有显著的区域环境影响。
    王育航认为,全球气候变化导致的上述气候因子与区域大气环境变化趋势将在未来持续。他说:“尽管当前政府正在努力减少污染排放,但我们认为,中国冬季空气污染现象将在未来一段时期内反复出现。目前,这一污染问题在很大程度上由长期气候变化驱动,而不单单由短期人为污染排放因素驱动。”
    王育航表示,希望在接下来的研究中能够使用上中国新建成的空气质量监测网络的数据。他认为,上述气候变化影响可能由于中国东部地区特殊的地形与区域环流结构,而仅限于中国地区。但这一影响不仅针对空气污染问题,他们的研究成果也会促使政府进一步致力于应对气候变化问题。
    “北极地区的快速变暖现象正对中国产生越来越显著的影响。”王育航说,“这将促使中国政府不仅限于关注空气污染物的减排,同时注重考虑温室气体减排的协同效应。我们的研究表明,削减温室气体可以帮助改善中国冬季空气质量。”
    (科技日报华盛顿3月14日电)

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