南京大學揭示霧霾跨區域傳播機制

2020年06月11日 17:26生態環境來源:http://www.1869866.live

以PM2.5為特征污染物的大氣復合污染是我國東部地區面臨的重要環境挑戰。重污染發生期間,弄清污染的跨界傳輸和局地貢獻是大氣污染防治的關鍵,對于科學采取恰當措施,實現“精準治霾”尤為重要。近日,南京大學大氣科學學院、江蘇省氣候變化協同創新中心丁愛軍與符淙斌研究團隊的最新研究成果,揭示了我國京津冀和長三角兩大城市群秋冬季重霾污染通過相互作用增強跨界傳輸的新機制,同時提出了減緩這種區域相互影響以實現科學治霾的新思路。該項研究的相關成果近日以“氣溶膠與邊界層相互作用增強我國大氣污染跨區域傳輸”為題在《自然—地球科學》上發表。

南京大學大氣科學學院院長丁愛軍介紹,自2013年“清潔空氣行動計劃”(“國十條”)實施以來,我國東部地區空氣質量有了顯著改善,但有時即使在很多城市從嚴減排情況下,重霾污染事件仍然時有發生。以2017年底至2018年初為例,華北和華東地區就發生了一次大范圍重霾事件。該項研究基于多種觀測資料和數值模式模擬,發現該污染事件表面上看起來長三角地區是受華北區域性污染的長距離傳輸的影響,而事實上華北地區前期重霾加劇的靜穩氣象條件卻又顯著受到長三角等地特定污染排放的影響。

研究發現,具有較強太陽輻射吸收特性的黑碳氣溶膠的區域性排放可被快速輸送傳至京津冀的邊界層上層,通過氣溶膠-邊界層的相互作用改變京津冀地區的氣象條件,加劇靜穩天氣的形成(即邊界層上層增暖、下層降溫的“穹頂效應”);同時邊界層內因降溫所導致的相對濕度增加又顯著促進二次顆粒物的生成,從而加劇了華北污染;在隨后的冷鋒影響下,區域性重霾又南下影響包括長三角在內的整個東部地區。研究發現,2013年以來有18個類似的區域尺度重污染時間可用該機制進行解釋。對長三角而言,同樣的減排強度,只要將減排時間點比正常預報重霾出現時間提前兩天,不僅可以減輕華北地區的污染,也有助于對隨后長距離傳輸的重污染過程進行削峰。

該研究首次發現在上千公里的空間尺度上,垂直方向的空氣污染—大氣邊界層反饋過程可以與大尺度天氣過程發生相互作用,并進一步增強區域間的污染傳輸。該研究進一步證明了我國獨特環境條件下大氣復合污染成因的復雜性和非線性。一方面,僅基于地表觀測的認識還不足以充分認識大氣復合污染的成因,也不能充分認識大氣復合污染成因;另一方面,基于傳統數值模式的區域源解析尚不足以精確評估污染的跨界傳輸。未來大氣復合污染既需要進一步加強天空地一體化監測,同時也需要進一步優化計算機模式的物理化學過程刻畫以提高空氣質量預報時效,只有這樣才能真正做到“科學治霾、精準治霾”。

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