中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)揭示降水對(duì)青藏高原污染物年際變化的影響機(jī)制

近日，趙純教授帶領(lǐng)的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)大氣科學(xué)先進(jìn)計(jì)算實(shí)驗(yàn)室揭示了降水對(duì)青藏高原污染物年際變化的影響機(jī)制。研究成果以“Southern Himalayas rainfall as a key driver of interannual variation of pre-monsoon aerosols over the Tibetan Plateau”為題發(fā)表在自然合作期刊-氣候與大氣科學(xué)《npj Climate and Atmospheric Science》（IF:9.448）上。自然合作期刊-氣候與大氣科學(xué)是自然出版集團(tuán)旗下在地學(xué)領(lǐng)域推出的期刊，旨在發(fā)表氣候?qū)W和大氣科學(xué)領(lǐng)域的高水平創(chuàng)新性研究成果。

青藏高原，又稱(chēng)"第三極"，因其獨(dú)特而廣袤的地貌以及眾多的冰川資源，對(duì)全球及其所在區(qū)域的氣候產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。雖然高原的大氣質(zhì)量相對(duì)清潔，但其地理位置緊鄰污染嚴(yán)重的印度恒河農(nóng)業(yè)平原。每年春季，南亞農(nóng)業(yè)平原的生物質(zhì)燃燒成為高原南部氣溶膠的主要污染源。這些污染物跨境傳輸至高原后，通過(guò)加熱大氣和地表積雪，在環(huán)境中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，進(jìn)一步影響亞洲季風(fēng)氣候和全球超過(guò)40%的人口的供水。以往研究發(fā)現(xiàn)，傳入高原的污染物呈現(xiàn)顯著的年際變化，但其背后的機(jī)制尚不完全明了。

趙純教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)采用了中國(guó)科技大學(xué)版的WRF-Chem模型，通過(guò)控制和比較排放及氣象條件的差異及細(xì)化各個(gè)物理、化學(xué)過(guò)程對(duì)污染物濃度的貢獻(xiàn)量，進(jìn)一步揭示了氣象要素對(duì)高原污染物年際變化的影響。在一致的氣象條件下，南亞燃燒排放量大的年份會(huì)模擬出更高的大氣光學(xué)厚度。而在相同的排放條件下，降水較弱、總風(fēng)速較強(qiáng)的年份模擬出的高原污染物濃度更高。因?yàn)楦咴蟮匦巫饔?，更?qiáng)的地表風(fēng)速伴隨弱的南風(fēng)會(huì)降低南亞燃燒源區(qū)的地形降雨。降雨的減少會(huì)引起火災(zāi)頻率的增加并有利于火災(zāi)蔓延，從而增加燃燒排放。另一方面，降雨通過(guò)濕沉降作用也會(huì)減少空氣中的污染物。同時(shí)，由于南風(fēng)在南亞跨境傳輸中的關(guān)鍵作用，傳輸過(guò)程對(duì)高原污染物的貢獻(xiàn)也會(huì)隨之減弱。

以往的研究強(qiáng)調(diào)了基于統(tǒng)計(jì)分析的總風(fēng)速對(duì)高原污染物年際變化的調(diào)制。相比之下，本研究確定了喜馬拉雅山脈南部的降雨量比風(fēng)速對(duì)季風(fēng)前季節(jié)高原上空氣溶膠年際變化的貢獻(xiàn)更大。本研究強(qiáng)調(diào)了在存在多種因素復(fù)雜混合影響的情況下建立因果關(guān)系的機(jī)制分析和數(shù)值模擬的必要性。

圖1 高原氣溶膠及南亞火災(zāi)、氣象場(chǎng)的年際變化

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