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霧霾和氣候變遷有無明顯的聯系?

2014-03-24科學

霧霾的出現一是要有大量的汙染物,二是要有合適的天氣。

大風大雨那也不會出現這個汙染。

既然與天氣有關,必然會與氣候變遷有關。


1、氣候變遷怎麽影響大氣汙染

這兩年霧霾發生頻次的確在增加

中科院副院長:中國發生霧霾頻次或已逼近「拐點」

相應的靜穩天氣出現的頻次以及強度也在增加,這在氣候態中是異常的,因此, 靜穩天氣增多本身就是氣候變遷的現象 ,氣象工作者們正在去尋求這種氣候變遷的內因。當然,氣候變遷影響空氣汙染的機制還有很多的,靜穩天氣只是一方面。

舉個栗子,氣候變遷可以直接影響大氣環流,現有的研究表明,氣候變遷的過程中,是有震蕩的,最著名的就是南方濤動。這個現象導致的是厄爾尼諾和拉尼娜現象大約每五年的一個互動過程,同時會影響整個大氣圈的環流,進而影響大氣輸送過程。因此,最近的一項研究表明,氣候變遷影響了夏威夷地區的臭氧濃度:

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

該研究發現了在年代際尺度上(十年),夏威夷地區的臭氧升高,是由於氣候變遷導致的秋季亞洲地區來向的高臭氧氣團傳輸導致的。繞口麽?其實就是有的時候吹過去的多了唄。。

2、空氣汙染能影響氣候變遷嗎?

答案是肯定的,再舉個例子,PM_{2.5} 屬於氣溶膠的一類,氣溶膠的直接輻射效應就是透過散射等方式影響地球的太陽輻射平衡……偏偏PM_{2.5} 屬於cooling的那種,也就是說,PM_{2.5} 越多,降溫作用越明顯。2011年剛開始討論PM_{2.5} 汙染的時候,我們還開玩笑地說,京都議定書對於中國不公平,我們貢獻那麽多PM_{2.5} ,應該抵消了很多二氧化碳帶來的升溫作用啦哈哈。當然,這只是開個玩笑,大氣太復雜了,自由度這麽高,導致IPCC的氣候變遷報告也得幾年才出一份。但是從氣溶膠的直接輻射效應和間接(成雲)輻射效應的綜合來看,是降溫的(AR4報告的結論),具體參考

Figure TS.5 - AR4 WGI Technical Summary

。當然,黑炭或者說棕碳氣溶膠的確是有增溫作用的,研究還在繼續。

OK,扯遠了,我們回到空氣汙染是否能夠影響氣候變遷的主題上來。前面提到過,PM_{2.5} 是有冷卻大氣的作用的,但是我們在研究中,用的更多的評估其對氣候變遷的影響的方法是使用數學建模去模擬。過去的研究中,我們都只是在「人類活動影響氣候變遷」這個大背景下去假設各種條件,具體的機制研究被相關知識的匱乏以及整個系統的復雜度所限制了。

不過,近來也有研究從觀測的角度直接來闡述人為汙染是如何影響大氣的:

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

這篇文章說的是一個個例。2012年6月10日,南京經歷了一次嚴重的稭稈燃燒汙染。當大量的PM_{2.5} 來到這個地區時,盡管是晴天,由於PM_{2.5} 的對於太陽輻射的嚴重阻隔作用,邊界層也無法擡升,導致擴散條件變得極差。同時,大量的PM_{2.5} 也使得本該到來的降雨推遲了(至於降雨為什麽推遲,還請閱讀更多文章,比如

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

順便吐個槽,這個不就是把人英文文章轉譯過來了麽。。)

這個機制對於解釋2013年1月北京長達21天的重度汙染也是有啟發作用的,也就是說,存在PM_{2.5} 影響了邊界層結構,導致大氣更加靜穩了這種情況。

最後,雖然我們知道考慮大氣汙染的問題的時候必須要考慮氣候變遷的影響了,但是並不代表我們的汙染應該完全歸因於老天爺。我們國家的汙染物排放的確太多了,但是要讓工廠犧牲成本加大汙染物處理,要讓每個家庭少開一些車,恢復一下荒漠化地區的植被……可不是一朝一夕就能辦到的。沖出霧霾重圍?首先別搞一刀切吧,雖然兩件事之間往往應該是用最簡單的關系連線起來,但是大部份時候世事並不是人所想的只有一個簡單的答案。

以上