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北极海冰,欧亚遥相关型与夏季华北臭氧污染之间的联系
作者:尹志聪               发布时间:2019/6/11 13:59:35              浏览量:310

由于政府严格的空气污染防治政策,近年来华北冬季霾污染天气初步得到有效的治理。与此同时,臭氧,另一种对人类生产、生活产生危害的空气污染,并没有被显著的控制。事实上,在中国的几个主要城市群(京津冀、长三角、珠三角)臭氧浓度超过了环境空气质量标准数倍。其中,华北地区的夏季平均日最大8小时臭氧平均浓度超过150 µg m-3。那么,臭氧污染与气候系统的长期变率是否存在联系呢?是否有方法在缺少臭氧观测数据的条件下进行相关研究呢?

我院尹志聪副研究员和王会军院士等人在Atmos. Chem. Phys.上的最新研究指出:除了人为排放,欧亚遥相关型的气候变率能够显著影响华北地面O3污染。他们基于长期的气象观测数据,通过合成分析的方法选取了与臭氧事件关系最密切的局地气象条件作为气象指数,构建了一个臭氧天气指数(OWI)来表征华北地区近地面臭氧污染。与EU正位相相关的局地气象条件(包括:边界层高度偏高,降水减少,地面气温偏高及高空气温偏低)有利于光化学反应的发生,产生更多的地面O3。而华北地区上空的南风将O3前体物输送到该地,导致局部排放增强。在EU正位相时期,太阳辐射的增加和高温显著提高了O3的形成。同时,通过观测数据分析和数值模式模拟的综合研究发现,前期的5月北极海冰与夏季华北的臭氧污染密切相关,其中与O3有关的气候条件的年际变化约60%归因于欧亚大陆北部北极海冰的变化。


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图1、2006年至2017年观测到SDZ MDA8(绿色),1979-2017年的ERA-interim数据集计算的OWI(蓝色)和从NCEP/NCAR数据集计算的OWI(红色)。


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图2、相关大气环流。(a) 1979年至2017年夏季平均OWI与地面气温(阴影)、200hpa风(箭头)、500hpa位势高度(等值线)的相关系数。黑点表示地表气温的相关系数通过95%信度检验。1979-2017年JJA平均OWI (b)、EU 指数 (c)与相对湿度(阴影)、温度(等高线)、风(箭头,垂直速度乘以100)的剖面(110-125OE均值)相关系数。黑点表示相对湿度的相关系数通过95%信度(t检验)。


文章已在《Atmospheric Chemistry and Physics》期刊发表:Yin, Z. C., Wang, H. J., Li, Y., Ma, X., and Zhang, X. 2019. Links of Climate Variability among Arctic sea ice, Eurasia teleconnection pattern and summer surface ozone pollution in North China, Atmos. Chem. Phys.,  19, 3857-3871.  https://doi.org/10.5194/acp-19-3857-2019