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没想到吧,雾霾还跟北极有关

来源:中国科学报2019-03-14 08:51

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  最新研究表明,如果夏天北极的温度比较高,那么当年冬天中纬度地区的霾就会比较重。这一发现或可作为雾霾预警。

  记者 陆琦

  还记得去年夏天北极圈内出现罕见高温,一度达到32℃吗?还记得刚刚过去的冬天北京雾霾频发,仅去年11月京津冀及周边地区就出现4次重污染天气过程吗?

  看似八竿子打不着的两件事,却被科学家找到了其中的关联。3月7日,北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院教授赵传峰等发表在《气候动力学》上的一篇研究论文告诉我们,北极与雾霾竟是“相爱相杀”的一对。

  雾霾导致北极变暖

  赵传峰关于北极和霾的研究,可以追溯到10多年前。

  通常认为,二氧化碳等温室气体造成了极地变暖。当这一常识被固化后,很少有人会去想,在温室气体外,还有什么物质会让北极变暖。

  2006年,还在美国犹他大学读博士的赵传峰,首次发现极地地区除温室气体外的另一个导致变暖的重要因素就是气溶胶(霾),相关论文发表在《自然》上。

  回到北师大后,赵传峰又深化了这项研究,揭示了气溶胶对北极冬、春季节的强增暖效应,相关成果2015年发表于《地球物理研究通讯》。

  研究发现,大量来自中北美洲、欧洲和亚洲的霾,对北极气候变暖作出了不比温室气体低的“贡献”。

  “北极的云层浅薄,地球热量辐射出来的长波透过云层辐射出去后,地球表面温度本应该低一些。然而,大量的霾这种小粒子气溶胶的出现,使得云滴增多、粒径变小、光学厚度增加,地面长波很少能够透过云层向外辐射,反而被云层保留在地面大气之中,形成了很好的保暖效果。”赵传峰解释说。

  这项研究成果不仅被科学家大量引用,还被美国、法国、挪威等作为制定污染控制政策的科学依据。

  不过,赵传峰的好奇心并没有因此得到满足。他开始琢磨:霾对北极增温有影响,那么反过来,北极变暖后会对霾有什么影响呢?会不会影响大尺度环流,进而影响中纬度地区的雾霾?

  北极增温,雾霾加重

  赵传峰带领团队分析了1979年至2016年期间,北极地区(北纬67.5度以北)的地面气温和中纬度地区(北纬30度至60度)的气溶胶光学厚度(AOD)两组数据之间的相关性。

  结果显示,北极除了增温的趋势外,还有两个周期性变化,分别是7年和12年左右;而中纬度地区的气溶胶也有7~9年和11~13年的周期性变化。两个周期性基本吻合,具有一致性。

  “其实大气污染更多取决于局地的影响,短暂的可能是排放或天气的影响,但如果是长时间的,比如一两年,那就是气候态的。因此我们主要看大的周期性变化,从气候态的波动来找规律。”赵传峰说。

  除了周期性变化的一致外,该研究还有一个有趣的发现:如果北极夏天(5、6月)温度比较高,那么当年冬天(12月至来年2月)中纬度地区的霾就会比较严重。

  那么,这种影响是怎么产生的?赵传峰分析说,中纬度风场受北极环流的影响,北极变暖后,极地的风圈闭环环流不容易被强势打破,因此中纬度地区来自北方的风速就会减小,不利于污染物扩散。

  至于影响的滞后性,他认为,是因为能量有一个存储过程。到了夏天,北极海冰融化,海温升高,能量存储在海洋里,到了冬天才会释放出来。

  气象只是个辅助条件

  赵传峰等关于北极增温和中纬度污染之间遥相关的发现,3位匿名审稿人给予了高度评价。他们认为,该研究的方法新颖,更重要的是,能够引起大家对大尺度环流对局地空气质量影响的共鸣。

  至此,赵传峰关于北极和雾霾密切相关的研究算是闭合了。后续,他将带领团队利用模式进一步去验证现象背后的机理。

  “观测与模式彼此印证。”赵传峰说,“目前我们只是提出了一种解释,可能还会有别的解释,用模式能帮助我们找到更多的机理。”

  “在排放源变化不大的情况下,我们的这项研究是可以作为预警的。”不过,赵传峰强调,在霾的发生上,气象只是一个辅助条件。

  他表示,我国雾霾成因复杂多样,各个因素在雾霾的发生发展过程中都有“贡献”,是各个因子纠缠在一起共同作用的结果。具体到每个过程,雾霾主导影响因子或有差异。

  在污染排放不是特别严重的情况下,可能气象条件一好,就不会形成霾了;如果本来排放就很严重,气象条件的作用,则体现在霾的持续时间和最大强度上。

  因此,赵传峰指出,治理雾霾的最佳手段永远是在源头着手。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1007/s00382-019-04706-3

  《中国科学报》 (2019-03-13 第3版 综合)

[ 责编:赵清建 ]
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