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雾霾和气候变化有无明显的联系?

2014-03-24科学

雾霾的出现一是要有大量的污染物,二是要有合适的天气。

大风大雨那也不会出现这个污染。

既然与天气有关,必然会与气候变化有关。


1、气候变化怎么影响大气污染

这两年雾霾发生频次的确在增加

中科院副院长:中国发生雾霾频次或已逼近「拐点」

相应的静稳天气出现的频次以及强度也在增加,这在气候态中是异常的,因此, 静稳天气增多本身就是气候变化的现象 ,气象工作者们正在去寻求这种气候变化的内因。当然,气候变化影响空气污染的机制还有很多的,静稳天气只是一方面。

举个栗子,气候变化可以直接影响大气环流,现有的研究表明,气候变化的过程中,是有震荡的,最著名的就是南方涛动。这个现象导致的是厄尔尼诺和拉尼娜现象大约每五年的一个交互过程,同时会影响整个大气圈的环流,进而影响大气输送过程。因此,最近的一项研究表明,气候变化影响了夏威夷地区的臭氧浓度:

http://www. nature.com/ngeo/journal /v7/n2/full/ngeo2066.html

该研究发现了在年代际尺度上(十年),夏威夷地区的臭氧升高,是由于气候变化导致的秋季亚洲地区来向的高臭氧气团传输导致的。绕口么?其实就是有的时候吹过去的多了呗。。

2、空气污染能影响气候变化吗?

答案是肯定的,再举个例子,PM_{2.5} 属于气溶胶的一类,气溶胶的直接辐射效应就是通过散射等方式影响地球的太阳辐射平衡……偏偏PM_{2.5} 属于cooling的那种,也就是说,PM_{2.5} 越多,降温作用越明显。2011年刚开始讨论PM_{2.5} 污染的时候,我们还开玩笑地说,京都议定书对于我国不公平,我们贡献那么多PM_{2.5} ,应该抵消了很多二氧化碳带来的升温作用啦哈哈。当然,这只是开个玩笑,大气太复杂了,自由度这么高,导致IPCC的气候变化报告也得几年才出一份。但是从气溶胶的直接辐射效应和间接(成云)辐射效应的综合来看,是降温的(AR4报告的结论),具体参考

Figure TS.5 - AR4 WGI Technical Summary

。当然,黑炭或者说棕碳气溶胶的确是有增温作用的,研究还在继续。

OK,扯远了,我们回到空气污染是否能够影响气候变化的主题上来。前面提到过,PM_{2.5} 是有冷却大气的作用的,但是我们在研究中,用的更多的评估其对气候变化的影响的方法是使用数学建模去模拟。过去的研究中,我们都只是在「人类活动影响气候变化」这个大背景下去假设各种条件,具体的机制研究被相关知识的匮乏以及整个系统的复杂度所限制了。

不过,近来也有研究从观测的角度直接来阐述人为污染是如何影响大气的:

来源:A. J. Ding et al.: Intense atmospheric pollution modifies weather

这篇文章说的是一个个例。2012年6月10日,南京经历了一次严重的秸秆燃烧污染。当大量的PM_{2.5} 来到这个地区时,尽管是晴天,由于PM_{2.5} 的对于太阳辐射的严重阻隔作用,边界层也无法抬升,导致扩散条件变得极差。同时,大量的PM_{2.5} 也使得本该到来的降水推迟了(至于降水为什么推迟,还请阅读更多文章,比如

http://www. chinaam.com.cn/UploadFi les/Pub_69.pdf

顺便吐个槽,这个不就是把人英文文章翻译过来了么。。)

这个机制对于解释2013年1月北京长达21天的重度污染也是有启发作用的,也就是说,存在PM_{2.5} 影响了边界层结构,导致大气更加静稳了这种情况。

最后,虽然我们知道考虑大气污染的问题的时候必须要考虑气候变化的影响了,但是并不代表我们的污染应该完全归因于老天爷。我们国家的污染物排放的确太多了,但是要让工厂牺牲成本加大污染物处理,要让每个家庭少开一些车,恢复一下荒漠化地区的植被……可不是一朝一夕就能办到的。冲出雾霾重围?首先别搞一刀切吧,虽然两件事之间往往应该是用最简单的关系连接起来,但是大部分时候世事并不是人所想的只有一个简单的答案。

以上