大气环流的季节内调整对空气污染的发生和演变以及未来空气质量的预报有非常的意义。现有研究大多是对事件性污染从天气过程和局地气象条件方面做了很多报道,但对天气形势的季节内调整对空气污染的发生和演变的影响了解甚少。冬季是空气污染发生最为频繁的季节,因此我们更需要关注该季节大气环流的演变,尤其是该季节内天气形势的调整对空气质量的影响。

定量重建末次冰消期以来的高分辨率气候变化是国际古气候变化研究的热点之一。青藏高原东北季风边缘区是全球气候变化的敏感地区,也是低纬度季风环流和中高纬度西风环流相互作用的典型区域。第四纪更新世晚冰期和全新世期间西风、夏季风环流的强弱波动可以导致该地区降水、湿度发生显著变化,因此是研究过去气候变化中快速干旱事件和深化对我国晚第四纪以来气候变化模式认识的理想区域。近年来,国内外许多学者对青藏高原东北缘的青海湖盆地和共和盆地的古气候变化开展了大量的工作,但这些研究主要集中在全新世时段,且研究结果之间还存在较大的争议和不确定性。迄今为止,该地区仍然缺乏能够完整地覆盖末次冰消期和全新世的高分辨率降水量演化序列。

中国科学院地球环境研究所赵淑雨博士分析了欧洲中期天气预报中心的再分析资料和我国生态环境保护部的空气质量监测数据,并结合中尺度区域大气化学传输模式(WRF-CHEM模式)计算了冬季天气形势的季节内调整对空气质量的影响。结果表明,对流层中层的西风环流有明显的季节内变化,同时地面主要天气系统也有明显变化,这种变化直接影响着近地面空气质量的变化。而且这种天气形势的季节内变化越剧烈,导致的空气质量变化也越显著。当中层西风环流以纬向的平直西风为主,易造成地面污染物的累积,空气质量恶化;当中层西风环流以经向的自北向南运动为主,有利于地面污染物扩散传输,空气质量会有显著改善。这说明,明确大气环流的季节内调整对认识和厘清我国空气污染的形成原因十分重要。

中国科学院地球环境研究所孢粉与热带气候变化研究团队李建勇博士、John
Dodson教授、晏宏研究员与其他合作者,基于已发表的青海湖和达连海孢粉记录,通过建立多种孢粉-降水量转换模型,定量集成重建了该地区过去18000年以来的高分辨率降水和植被变化序列。结果显示,末次冰消期时段以草原植被为主,气候变化不稳定,导致降水波动幅度较大;全新世中期为山地针阔叶混交林,且降水达到最高值,然后逐渐下降到今天。该地区还出现多次强烈的全球性干旱事件,过去降水变化的驱动机制,可能与太阳辐射引起的北半球高纬西风环流和低纬季风环流的强弱变化有关,体现了不同地理区域之间气候变化的高度关联性。

该研究成果是我国空气污染形成的天气学成因的一个新进展,主要从大气环流的季节内变化给出了我国空气污染发生的季节内环流场背景,阐述了天气动力学变化对冬季空气质量变化的影响。这对未来发布空气质量预报,及时实施空气污染防治举措有指导意义。

这一研究成果最近发表于国际知名气候学刊物《Journal of Geophysical
Research: Atmospheres》上,详见Li, J.Y., Dodson, J., Hong, Y. et
al., 2017. Quantitative precipitation estimates for the northeastern
Qinghai-Tibetan Plateau over the last 18,000 years. Journal of
Geophysical Research: Atmospheres
, DOI: 10.1002/2016JD026333.

该项成果已发表在国际地学期刊Journal of Geophysical Research –
Atmospheres上(Zhao et al., 2019 Journal of Geophysical Research –
Atmospheres)

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