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許冰等-JGR:全球變暖——中國霧霾天氣的主控因素
2019-08-27 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  近年來,中國北方霧霾天氣不僅嚴重影響了當地生產生活,而且對人民的身體健康造成了嚴重影響。對于霧霾天氣的形成機制存在較大爭議,一部分學者認為人類排放的大氣污染物含量增加,是霧霾天氣形成的主要原因,另一部分學者認為自然風力的減弱是主要控制因素。上述研究多是基于近幾十年的氣測記錄數據得出的結論,但氣測記錄顯示,近幾十年來風力強度的持續減弱和人類排放的增加是同時發生,難以區分和厘定兩者對霧霾天氣的貢獻和影響。另外由于氣測記錄時間較短,無法捕捉到氣候變化的所有場景。因此,理解中國霧霾天氣形成原因需要研究更長時間尺度下的氣候變化和大氣污染物含量的變化。 

  中國科學院地質與地球物理研究所的許冰研究員團隊,利用封閉湖泊特別是高山封閉湖泊的沉積記錄的粒度組成(圖1)、與人類排放密切相關并且在大氣中滯留時間相對較長,能被遠距離傳輸的金屬元素(Pb, Sb),重建了過去180年來中國北方風力強度與大氣污染物含量的變化(圖2)。 

  研究結果顯示:(1180年來,百年尺度上,風力強度具有逐漸減弱趨勢,而在幾十年尺度上,呈現出大約60年的周期變化;(2)大氣污染物含量與風力強度成反相關關系,如上世紀70-80年代,風力較強,大氣污染物的含量低,不利于霧霾天氣的形成,而在風力較弱時期,大氣中污染物含量增加,有利于霧霾天氣的形成;(3)風力強度的持續降低與其周期變化的疊加,使近年來中國北方的風力強度達到了過去180年來的最低值,進而導致了嚴重的霧霾天氣形成(圖2)。這一特征在整個中國北部和東部具有廣泛的代表性(圖3)。 

1  公海與白湖湖泊沉積風力強度指標(粒度)與氣測記錄對比。湖泊的粒度組成與大風日數(gale days)具有顯著的正相關關系,而與無風日數(windless days)成顯著反相關關系,表明湖泊沉積中風力搬運組分占主導 

2  過去180年來的風力強度、大氣污染物含量與我國SO2釋放量記錄對比 

3  過去180年來中國大氣污染物含量記錄與風力強度變化對比    

  中國北方風力強度的變化與全球溫度變化密切相關。隨全球溫度增高, 風力強度減弱(圖4),從而導致大氣污染含量增加,有利于霧霾天氣的形成。與之相比,大氣污染物含量與我國人類污染物的排放量并非完全同步變化(圖2)。這些證據表明,全球變暖導致的風力強度的降低,而不是人類排放的增加,是近年來中國霧霾天氣形成的主要控制因子。根據風力強度的周期變化,未來30年中國北方的風力將會逐漸增加,有利于霧霾天氣的緩解,但這一變化有可能被溫室氣體排放導致的全球增溫、風力強度變弱所抵消。因此,節能減排仍是減緩中國霧霾天氣的主要手段,而溫室氣體排放是個全球性問題,需要整個世界的共同努力。也就是說,中國霧霾天氣問題不是區域性問題,而是一個全球性問題。 

4  180年來風力強度變化與大氣溫度、赤道海面溫度、AMO及北極冰量變化對比。風力強度與大氣溫度和赤道海面溫度成同步變化,而超前于AMO的變化,而與北極冰量變化的關系不明顯

  研究成果發表于JGR-Atmosphere。(Xu B*, Gu Z Y, Wang L, Hao Q Z, Wang H Z, Chu G Q, Lü Y W, Jiang D B. Global warming increase the incidence of haze days in China[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2019, 124(12): 6180-6190. DOI:10.1029/2018jd030119)(原文鏈接

 
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