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极地气候变化加剧冬季雾霾

2017年03月16日 09:49 来源于 财新网
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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
据新的研究披露,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,进而可能加剧了中国近年来的冬季严重空气污染问题。 视觉中国

  【财新网】(记者 周辰)据新的研究披露,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,进而可能加剧了中国近年来的冬季严重空气污染问题。

  该研究首次将极地气候变化与区域空气污染问题联系起来,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,研究成果于3月15日在《科学进展》杂志上发表。

  佐治亚理工学院的研究人员通过对最近30多年的观测数据和气候模式的模拟结果的综合分析,极地北冰洋的海冰的减少和西伯利亚降雪的增加影响了中国冬季风的传播路径与强度, 减缓了中国东部平原地区污染的扩散,从而有利于区域静稳天气的形成并减弱了空气污染物扩散,使得中国东部平原人口与工业中心地区出现大范围严重雾霾

  这些区域大气环境的变化使得中国通过减排解决污染的努力受挫。“中国的排放量在过去四年中一直在减少,但严重的冬季雾霾并没有减轻。”研究者之一、佐治亚理工学院地球与大气科学系教授王育航说。

  2013 年 1 月,中国华东平原遭受了前所未有的大规模雾霾,科研人员虽然研究了促成该事件的短期天气状况(如东亚微弱的冬日季风),但他们对其基础气候效应仍然不甚理解。尽管工业和其他污染源的排放多年来已经减少,但该地区的冬季严重雾霾仍然持续存在,这表明可能还有其它因素在起作用。

  由于缺乏中国地区的长期空气质量观测数据,研究者们收集了包括气象能见度观测与卫星监测数据在内的其他相关资料以供研究。为了分析历史污染水平,研究者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严重程度远高于过去30年间的任何一年的水平。”王育航表示,“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。”

  研究者们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。他们利用主成分分析与最大协方差分析的方法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了大尺度大气环流形势以及中国东部地区的污染扩散条件。

  “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。”王育航说。

  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。

  而最近的2016年冬季至2017年初再次上演了类似的气候变化。北极海冰于2016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2016年12月至2017年1月间中国东部的严重空气污染。

  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,甚至对北京主办 2022 年冬季奥运会造成影响。“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,因此在未来短时间内将很难获得明显改善。”

  王育航希望在接下来的研究中将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,上述研究成果也会促使中国政府进一步致力于应对气候变化问题。  

责任编辑:于达维 | 版面编辑:李丽莎
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