霾的短期变化通常与气象要素的剧烈变化有关。研究表明近些年霾的日变率不确定性有所增强，尽管由于减排政策霾污染有所减轻，但极端霾污染事件仍时有发生。以往研究主要从年际角度探讨中国东部PM_2.5浓度的年际变化及其驱动因素，或通过个例研究天气尺度过程对中国东部PM_2.5浓度的影响，然而对PM_2.5浓度日变化及其潜在物理机制的探索尚有不足。近期我院季风与海气相互作用团队张诗悦博士生(第一作者)及其指导老师曾刚研究员(通讯作者)针对这一不足探讨了中国东部地区PM_2.5浓度日变率增强的可能原因，发现其与北大西洋中部海温增暖有密切联系，成果发表在《Environmental Research Letters》。

本研究基于PM_2.5浓度的逐日站点观测数据，通过经验正交函数分析发现1979-2019年期间中国东部地区PM_2.5浓度的第一空间模态表现为全区一致型，解释了总方差的43.75%，其对应时间序列的日变率存在显著增强。进一步的分析表明PM_2.5浓度日变率的增强是10-30天时间尺度上中低纬地区波列强度的增强所导致的。这条波列向东传播可以使得中国东部地区受到气旋和反气旋异常的交替影响，导致PM_2.5浓度在短期内经历“先增后减”的快速变化过程。此外统计分析与动力诊断结果表明，北大西洋中部海温增暖通过局部能量交换加强了局地上空的反气旋环流异常，进而加强了中低纬波列强度，导致中国东部PM_2.5浓度的日变率增强。本研究还通过CAM5.3模式验证了大气对北大西洋中部海温增暖的响应，模拟结果再现了观测结果中所提出的物理机制。

图1 1979-2019年冬季中国东部PM_2.5浓度日变率的EOF分布及时间序列

图2  强波列事件发生前后8天内200 hPa位势高度异常以及风速异常的演变

图3 (a)北大西洋中部海温与波列强度的回归分布以及(b)关键区海温指数、波列强度指数和中国东部PM_2.5浓度日变率指数

论文信息：

Zhang Shiyue, Zeng Gang*, Yang Xiaoye, Li Zhongxian. 2024. Warming of mid-latitude North Atlantic Sea surface temperature strengthens the daily variability of winter PM_2.5 in eastern China. Environmental Research Letters, 19: 094028. doi: 10.1088/1748-9326/ad6a28.