全球变暖加剧中国雾霾天气?!

每年,室外空气污染导致城市近330万人死亡。这个数字甚至多于艾滋病,疟疾和流感的总和,然而官方数据的稀疏覆盖率,意味着很多城市都成了漏网之鱼。

(译自:https://www.theguardian.com/cities/2015/dec/02/where-world-most-polluted-city-air-pollution)

不可否认中国近年来的高速发展,但是,经济发展的代价仍然不容小觑。固然我们已经做出了很多努力来减少气候变化的影响,但是,从全球的大局来看,情况不容乐观。虽然我不愿叙述经济后面复杂的利益链条,但是,我们有目共睹,空气污染极大的影响着我们的生活。

“面对恶劣的自然环境,以李守林、石光银、牛玉琴等全国治沙英雄为代表的榆林人民,70年来坚持“南治土、北治沙”,不屈不挠与风沙抗争,为陕西绿色版图向北推进400公里做出了重要贡献。”不过,牛玉琴等几代人种下的林草,却因为中国华能在当地推进的一个光伏项目,被施工人员推平。据《财经》杂志报道,被毁坏的牧草地有3000余亩。

我为什么这么关注空气污染?

我的故乡西安位于关中平原,南有秦巴山脉,北有陕北高原,西有六盘山,因此扩散条件极为不利。我们在高中都学过城市气温高,形成上升的气流,但是由于特殊地形导致的逆温层(气温随海拔上升,不降反升的现象),相当于给城市上空盖了个“帽子”,使得污染格外难以扩散。

这段时间,我看到大家为了防止感染病毒,纷纷戴上了口罩。但是,几个月前在我提醒周围的人防备无孔不入的雾霾时,他们却嗤之以鼻,更有甚者认为室内就没有空气污染的存在。面对潜在的危险而不自知,这恐怕是最危险的情况了。有人认为全球变暖已经渐渐远离了我们,事实上,我们应当认识到,全球气候系统是一个整体,牵一发而动全身。

季风与雾霾

以前的的研究表明,东亚冬季季风(East Asian winter monsoon,EAWM)近十年呈减弱趋势,因此风速下降,导致气溶胶浓度增加,但调节与区域空气质量有关的短期天气变化的基本气候因素,之前还没有资料。

最近,美国佐治亚州理工学院的地球和大气科学综合研究所,探讨了污染潜力指数(pollution potential index,PPI)与区域气候差异性之间的关系[Ja-Ho Koo†,2017]。

A.2013年Aqua卫星550 nm中分辨率成像光谱仪(MODIS)得到的图像;(B)气溶胶观测、PPI和CFI的时间序列;括号内为它们与PPI的相关系数(r值);(C) 2013年标准化地表WSI(nearsurface wind speed index,近地面风速指标)分布;(D) 2013年标准化电位分布ATGI (air temperature gradient index,气温梯度指数)。

在(C)和(D)中,黑点(叉)表示基于bootstrapping方法的99%置信度水平。(A)中的红色矩形框和(C)、(D)中的黑色框表示ECP[华东]区域,所有结果都是一月份的。

上面这张图展现了前一年秋季,该地区发生厄尔尼诺-南方涛动现象的情况。从下面这张图,我们可以看到2013年,污染潜力指数(PPI)异常的高。

如果我们放大华东地区的图像,发现预测结果和事实惊人的一致。

这里得到了一个浅显的结论:全球变暖趋势通过影响西伯利亚冬季风的风速指标以及厄尔尼诺-南方涛动现象,使得中国华东地区雾霾天气趋于严重。(当然,还有一些其他结论,介绍它们将极大地降低本文的可读性,读者可以自行查阅相关文献)

最后,祝大家身体健康,万事如意!

参考文献:

[1]China National Environmental Monitoring Center (CNEMC), Monthly Report of Air Quality in the Seventy-Four Major Cities in January 2013 (Beijing, 2013).

[2]Y. Zou, Y. Wang, Y. Zhang, J.-H. Koo, Arctic sea ice, Eurasia snow, and extreme winter haze in China. Sci. Adv. 3, e1602751 (2017).

[3]D. W. J. Thompson, J. M. Wallace, The Arctic Oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields. Geophys. Res. Lett. 25,1297–1300 (1998).

[4]N. A. Rayner, D. E. Parker, E. B. Horton, C. K. Folland, L. V. Alexander, D. P. Rowell, E. C. Kent, A. Kaplan, Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century. J. Geophys. Res. 108, 4407 (2003).

[5]D. A. Robinson, K. F. Dewey, R. R. Heim, Global snow cover monitoring: An update. Bull. Am. Meteorol. Soc. 74, 1689–1696 (1993).

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