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许冰等-JGR:全球变暖——中国雾霾天气的主控因素
2019-08-27 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  近年来,中国北方雾霾天气不仅严重影响了当地生产生活,而且对人民的身体健康造成了严重影响。对于雾霾天气的形成机制存在较大争议,一部分学者认为人类排放的大气污染物含量增加,是雾霾天气形成的主要原因,另一部分学者认为自然风力的减弱是主要控制因素。上述研究多是基于近几十年的气测记录数据得出的结论,但气测记录显示,近几十年来风力强度的持续减弱和人类排放的增加是同时发生,难以区分和厘定两者对雾霾天气的贡献和影响。另外由于气测记录时间较短,无法捕捉到气候变化的所有场景。因此,理解中国雾霾天气形成原因需要研究更长时间尺度下的气候变化和大气污染物含量的变化。 

  中国科学院地质与地球物理研究所的许冰研究员团队,利用封闭湖泊特别是高山封闭湖泊的沉积记录的粒度组成(图1)、与人类排放密切相关并且在大气中滞留时间相对较长,能被远距离传输的金属元素(Pb, Sb),重建了过去180年来中国北方风力强度与大气污染物含量的变化(图2)。 

  研究结果显示:(1180年来,百年尺度上,风力强度具有逐渐减弱趋势,而在几十年尺度上,呈现出大约60年的周期变化;(2)大气污染物含量与风力强度成反相关关系,如上世纪70-80年代,风力较强,大气污染物的含量低,不利于雾霾天气的形成,而在风力较弱时期,大气中污染物含量增加,有利于雾霾天气的形成;(3)风力强度的持续降低与其周期变化的叠加,使近年来中国北方的风力强度达到了过去180年来的最低值,进而导致了严重的雾霾天气形成(图2)。这一特征在整个中国北部和东部具有广泛的代表性(图3)。 

1  公海与白湖湖泊沉积风力强度指标(粒度)与气测记录对比。湖泊的粒度组成与大风日数(gale days)具有显著的正相关关系,而与无风日数(windless days)成显著反相关关系,表明湖泊沉积中风力搬运组分占主导 

2  过去180年来的风力强度、大气污染物含量与我国SO2释放量记录对比 

3  过去180年来中国大气污染物含量记录与风力强度变化对比    

  中国北方风力强度的变化与全球温度变化密切相关。随全球温度增高, 风力强度减弱(图4),从而导致大气污染含量增加,有利于雾霾天气的形成。与之相比,大气污染物含量与我国人类污染物的排放量并非完全同步变化(图2)。这些证据表明,全球变暖导致的风力强度的降低,而不是人类排放的增加,是近年来中国雾霾天气形成的主要控制因子。根据风力强度的周期变化,未来30年中国北方的风力将会逐渐增加,有利于雾霾天气的缓解,但这一变化有可能被温室气体排放导致的全球增温、风力强度变弱所抵消。因此,节能减排仍是减缓中国雾霾天气的主要手段,而温室气体排放是个全球性问题,需要整个世界的共同努力。也就是说,中国雾霾天气问题不是区域性问题,而是一个全球性问题。 

4  180年来风力强度变化与大气温度、赤道海面温度、AMO及北极冰量变化对比。风力强度与大气温度和赤道海面温度成同步变化,而超前于AMO的变化,而与北极冰量变化的关系不明显

  研究成果发表于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)(原文链接

 
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