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东北亚反气旋性异常环流显著影响京津冀区域的霾污染
作者:尹志聪               发布时间:2019/5/9 14:49:53              浏览量:909

京津冀的地区严重的霾污染在很大程度上影响人们的身心健康和社会生活秩序。王会军院士团队的一系列研究均表明东北亚上空的异常反气旋性环流(以下简称为东北亚反气旋)是影响京津冀霾污染的关键系统,在重度霾的形成中发挥重要作用。那么,东北亚反气旋究竟是如何影响局地气象条件导致重度霾的形成呢?在天气和气候尺度上的物理机制是否存在差异?东北亚反气旋是否具备霾污染预报的指示意义呢?

我院尹志聪副研究员和王会军院士在Atmos. Chem. Phys.上的最新研究指出,东北亚反气旋的形成和维持与有利于京津冀重度霾发生的局地气象条件(包括低风速、强逆温、浅薄边界层、高湿度)密切相关。低层异常东南风在东北亚反气旋处于正位相时得到加强,这在京津冀特殊地形作用下促进了霾和水汽的积累;同时引发了低层强暖平流,是逆温层形成与发展的主导因素。与东北亚反气旋相伴随的天气尺度异常垂直运动削弱了局地经向环流和高层干冷空气侵入低层的活动;抑制了高层动量向低层的输送,导致近地面北风减弱、湍流活动弱、边界层高度降低。在这些局地气象条件的协同作用下,霾无法有效扩散,并不断累积、吸湿增长,重度霾发生发展。此外,东北亚反气旋在重度霾和少霾过程中的演变与霾的发生和消散有很好的对应关系,具备成为京津冀空气质量预报有效因子的潜力。值得指出的是,文章修正了一直以来“异常的下沉运动会导致霾污染加重”的固有看法,认为“异常的上升运动抑制了高层西风动量向低层下传、阻挡了高层干冷空气的下侵”。这与气候态的垂直环流背景场密切相关。

论文的第一作者钟沃谷同学为省级重点大创项目“2016年12月京津冀地区霾污染及其大气环流形势”的负责人。

 

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图1 重度霾(a)及少霾(b)过程对应的东北亚反气旋环流结构:Z500距平(等值线)和ω500距平(阴影),白点表示ω500距平通过95%显著性检验,图中绿框表示京津冀,灰框表示ω500距平关键区。

 

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图2 东北亚反气旋对京津冀重度霾(少霾)的影响机制。东北亚反气旋处于正位相时,加强低层东南风,促进霾和水汽的累积,暖平流导致强逆温层发展;其对应京津冀上空异常上升运动削弱了局地经向环流,导致冷空气活动减弱,同时抑制了高层西风动量下传,导致近地面风速低、湍流活动弱、边界层高度低。 这些因素使得大气扩散能力下降,直接促使重度霾形成。东北亚反气旋处于负位相时情况相反,其通过调控局地气象条件,使得霾能够有效扩散。

 

参考文献

Zhong, W. G, Yin, Z. C.#, and Wang, H. J. The relationship between anticyclonic anomalies in northeastern Asia and severe haze in the Beijing–Tianjin–Hebei region, Atmos. Chem. Phys., 19, 5941-5957, https://doi.org/10.5194/acp-19-5941-2019, 2019