你知道嗎 東部霾竟然和厄爾尼諾有關
來源: 科技日報 2017-01-12

  圖為太行山與燕山對污染物傳輸的阻擋及在北京的積累作用。

  跨越2016和2017兩年的北京史上最長重污染橙色預警1月7日20時解除。

  過去幾年,我國大氣污染治理取得顯著成效,然而在秋冬季節華北、黃淮多地仍然身陷“十面霾伏”。可曾想到,這東部霾還和厄爾尼諾有關係。

  最近中科院地球環境研究所鐵學熙與長三角環境氣象預報預警中心許建明團隊合作的一篇論文發表在《Scientific Reports》(《科學報告》)上,文章首次研究了極端氣候事件——厄爾尼諾現象對我國霾污染的影響,此項研究説明了一個重要的問題,即極端氣候事件和我國區域性霾污染有著重要的相互聯係,解釋了極端氣候事件對不同區域霾污染的復雜影響,為我國在全球氣候變化背景下霾污染的治理提供了科學依據。

  極端氣候事件影響霾污染有實證

  2015年冬季強厄爾尼諾事件改變了我國的大氣環流形勢。在華南地區,中雨及以上強度的降水增加了15%—20%,由于雨水的衝刷使得該地區的霾污染有所減緩。

  厄爾尼諾現象是發生在熱帶太平洋海溫異常增暖的一種氣候現象,大范圍熱帶太平洋增暖,會造成全球氣候的變化,但這個狀態要維持3個月以上,才認定是發生了厄爾尼諾事件。

  “極端氣候事件厄爾尼諾改變大氣環流,造成暴雨、洪澇等災害性天氣,受到氣象部門和政府的廣泛關注。然而,此類氣候事件是否會影響我國東部的霾污染卻缺乏研究。”中科院地球環境研究所研究員鐵學熙説。

  過去我國關于霾研究主要側重于一定時期氣象條件對霾形成和轉化的影響,而全球氣候變化和重大氣候事件對于我國霾污染的影響研究則少之又少。

  在鐵學熙的指導下,長三角環境氣象預報預警中心許建明團隊研究了2015年極端氣候事件對我國東部地區冬季霾污染的影響,分析了氣象及大氣污染綜合觀測資料,並採用了國際先進的全球及區域氣象—化學數值模式進行模擬。

  “研究發現2015年冬季強厄爾尼諾事件改變了我國的大氣環流形勢。在華南地區,中雨及以上強度的降水增加了15%—20%,由于雨水的衝刷使得該地區的霾污染有所減緩。”鐵學熙説,研究同時發現,在江南部分地區,厄爾尼諾現象同時造成了地面風速有所增強,進一步減少了江南地區霾污染。

  強厄爾尼諾是北京重霾原因之一

  在華北平原,受強厄爾尼諾影響,大陸高壓的減弱使得影響北京的偏南風增多,導致區域輸送明顯增加,造成北京地區的嚴重霾污染。

  那麼,這項研究是否發現厄爾尼諾與北京霾有關?

  此次研究首次定量研究了北京地區由于極端氣候事件厄爾尼諾造成的南風增強問題,及其對北京地區重霾污染的影響。

  “根據我們的研究,秋冬季節北京地區的霾

  污染有很強的周期性,一般4—7天,大都産生于兩次冷空氣的間歇期,其持續時間和嚴重程度與氣象條件關係密切,主要是風向、風速和大氣邊界層。並與北京的特殊地形有關。在東南風或南風的影響下,來自河北、天津、山東、河南等南部省市的污染氣團向北傳輸,受到燕山、太行山的阻擋,容易在北京及周邊地區快速累積形成重霾事件。”鐵學熙説。研究進一步表明,如果沒有燕山、太行山的阻擋,南部污染物會進一步向北京的北部傳輸,北京的污染則會得到一定程度的減緩。

  對此,鐵學熙團隊還做了不同案例的研究。鐵學熙説,由于強厄爾尼諾事件改變了我國的大氣環流,大陸高壓的減弱使得冬季華北地區的偏南風增多。加強了南部污染物對北京地區的傳輸,造成了PM2.5濃度在2015年12月偏高了80—100微克/立方米,超出了我國霾污染標準(日均值75微克/立方米),這是北京和周邊地區重霾事件頻繁發生的重要原因之一。

  在南風條件下,可造成北京地區的嚴重霾污染。而在北風條件下即冷空氣來臨時,污染物得到清除,北京地區的PM2.5濃度迅速減少到30微克/立方米以下,形成從重霾到藍天的快速轉換。

  風只是“搬運工”並不是終結者

  風並不是大氣顆粒物的終結者,污染物實際上仍存在于大氣中,只不過是換了一個地方而已。大氣顆粒物的終結者是雨水的衝刷。

  目前在重污染的條件下,公眾普遍因為,風是對霾污染的清除過程。

  鐵學熙説,風並不是大氣顆粒物的終結者,而是起了一個“搬運工”的作用。污染物實際上仍存在于大氣中,只不過是換了一個地方而已。大氣顆粒物的匯,即最後的終結者是大氣顆粒物的濕沉降,即雨水的衝刷和幹沉降。其中雨水的衝刷起主要作用。

  “但是對一個局地而言,風的確起了一個重要的作用,使得霾污染有著短期的顯著的變化。”鐵學熙説,風的作用可以清除局地污染,也可造成嚴重的局地污染,這個“搬運工”即可把污染物搬來,也可把污染物搬走。

  北京的北部是山區而且無大量的污染源,南部是平原有大量的污染源。南風往往將北京南部污染源傳到北京,加劇北京地區的污染。

  鐵學熙的研究表明,北京的山脈阻擋了污染物,使其在北京山脈腳進行積累,加劇了在北京地區重霾作用。在北風條件下,污染物得到清除,北京地區的PM2.5濃度迅速減少,所以快速從重霾轉換到藍天的。而北風在上海的作用則相反,在上海地區,北風往往將上海北部的污染源傳到上海,加劇上海地區的污染。南風和東風將清潔的空氣傳到上海,減少了上海地區的污染。

  “這進一步説明區域傳輸對北京重霾的影響。因此,治理北京局地污染應從大尺度的視角考慮,即整個華北地區甚至是河南的污染排放加以研究。”鐵學熙説。

  燃煤及散煤是北京治霾根本

  我國目前燃煤量是美國燃煤量5—6倍,其中散煤量和美國全國燃煤量相當。而且其排放是在近地面發生的,地面的風速較小,其積累的效應更為顯著。

  污染物的高度排放是造成我國重霾現象的根本原因,但對其中的排放源的爭議很大。

  近日有媒體報道將不同大城市重霾源解析的原因歸納為,北京是汽車尾氣,天津等地是揚塵等等。

  “這是一種不切合我國污染實際的報道。如果真如報道所説,治理了北京的汽車尾氣,北京的重霾就解決了嗎?如果治理了天津的揚塵,天津的重霾就解決了嗎?這顯然是不可能的。”鐵學熙説。

  他告訴記者,研究發現,我國目前的污染是一個大范圍污染過程,必須從大尺度污染源治理考慮一個局地污染的治理問題。如北京此次重霾的過程是整個華北地區甚至更大地區的污染源問題,必須將我國目前的整體污染源分析清楚。

  “我們研究發現,要想根本地解決我國重霾的問題,應加大力量解決我國的燃煤問題,尤其是散煤的問題。我國目前燃煤量是美國燃煤量5—6倍,其中散煤量和美國全國燃煤量相當,散煤的排放沒有得到任何控制(如除硫等等),而且其排放是在近地面發生的,地面的風速較小,其積累的效應更為顯著。”鐵學熙認為,減少燃煤問題是一項長期而且耗資巨大的工作,我國如果要在10年內達到歐美國家的排放水平,其減排應是一個驚人的速度。

  他建議,在此同時應對一些比較容易解決的問題,如對工地揚塵,秸稈燃燒,鞭炮問題加大解決力度。而對汽車尾氣的問題,要加強其燃油質量,和柴油車的尾氣等問題,單雙號則解決不了其根本問題。

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