北极海冰减弱加剧华东地区的霾污染

王会军^1，2，3，陈活泼^1，2，3，刘纪平⁴

1中国科学院大气物理研究所竺可桢—南森国际研究中心，北京100029，中国

2气候变化研究中心，中国科学院，北京100029，中国

3气象灾害预警预报与评估协同创新中心，南京信息工程大学，南京210044，中国

4大气与环境科学系，奥尔巴尼大学，美国纽约州立大学，奥尔巴尼，纽约，美国

2014年9月30日收到；2014年10月8日修订；2014年10月8日接受；2015年1月16日出版

摘要：近年来，中国东部的空气质量越来越令人担忧，目前雾霾已成为当前最严重的的空气污染问题。研究结果显示北极海冰的减少(ASI)是中国东部最近雾霾日增加一个重要的贡献因子。作者发现，中国东部的冬季雾霾天数（WHD）与1979-2012年之前的秋季ASI强烈负相关，WHD年际年代际变率约45％〜67％可以用ASI变率来解释。在以前关于ASI损失对北半球气候影响的研究中，作者的研究进一步表明，秋季ASI的减少导致中纬度欧亚大陆海平面气压正异常，北半球中国的气旋的北移活动以及冬季40°N以南东部的Rossby波活动较弱。这些大气环流的变化有利于减少气旋活动和中国东部地区的大气更加稳定，从而导致更多的雾霾日。此外，与秋季ASI和WHD相关的环流变化模式在东亚地区，特别是在中国东部地区非常吻合。作者认为，由于ASI在全球变暖的影响下继续下降，因此在不久的将来雾霾污染可能仍然是一个严重问题。

关键词：北极海冰，雾霾，大气环流，华东地区

1 介绍

伴随近期中国东部空气污染的加剧，冬季和春季已检测到更多PM2。5（颗粒物）浓度增加的雾霾日。阴霾影响着中国东部百万人的生活。阴霾不仅会影响交通，还会导致呼吸系统疾病，心脏病，早逝和癌症等严重健康问题，即在北京，恶劣的天气导致十年来医院访问量创新高（PopeandDockery，2006；Wang和Mauzerall，2006；Xie等，2014）。早期研究表明增加中国经济快速发展和城市化带来的大气污染物排放是造成霾日增加的主要原因（LiuandDiaman，2005；Wangetal。，2013），即最近的一项分析表明，在北京，车辆是PM2。5的最大来源，占污染的25％，煤炭燃烧和跨区域转移次之，分别占19％（Heetal。，2013）。

相比之下，气候变率和变化的潜在作用却很少受到关注。日益增多的阴霾日子与北极海冰（ASI）迅速衰退的时期相吻合。越来越多的证据表明，ASI的下降正在影响北部中高纬度的气候（Deser等，2010；Liu等，2012；LiandWang，2013，2014）。在本研究中，我们选择ASI作为中国东部近几十年来日益增多的霾日的重要驱动因素，并利用观测数据和数值模拟揭示其连通性的物理机制。

2 材料和方法

中国气象局国家气象信息中心收集了中国1979-2013年间每月的霾日记录，其中包括756个气象台站。此数据集的同质性和可靠性已经过检查。在这里，我们将分析限制在质量控制的数据中。对于现场观测，如果时间序列中存在误差值，它将被拒绝。因此，在中国选择了542个电台的子集。近几年来，中国东部地区（东经20-40°N，东经109°E）常常出现霾日，这被认为是本研究的目标区域。霾日的时间序列被定义为研究区内211个台站的平均值。另外，历史记录表明，在该地区的北方冬季（12月-1月-2月，DJF）可观测到40％以上的雾霾天数。因此，我们在这里关注冬季。ASI范围的数据是从Hadley中心（HadISST1：哈德利中心SST数据集）计算得到的，其分辨率为1times;1times;1870-2013（Rayner等，2003）。秋季ASI指数计算为45°N以北地区的面积平均海冰范围。北极涛动（AO）和Nintilde;o3.4指数来自国家海洋和大气气候预测中心（CPC）管理（诺阿）。本研究采用三种大气再分析方法：1）1979〜2009年NCEP（国家环境预报中心）气候预报系统再分析（CFSR），分辨率为2。5times;2。5；2）欧洲中期天气预报中心（ECMWF）从1979年到现在的临时再分析，分辨率为1。5times;1。5；3）1979年至今的NCEP-DOE（能源部）再分析2，分辨率为2。5times;2。5。此外，还进行了28个耦合模式比较项目的模拟

阶段5（CMIP5；表1）模型也用于此处，以便于讨论近期（2016-2035年）雾霾及相关大气条件的预测变化。为了便于分析，将这些模拟重新抽样到2。5times;2。5times;的共同网格，然后计算多模型集合平均值（MME）。

3 结果

在这里，我们定义冬季霾日指数为

表1本研究中使用的28个CMIP5模型列表。

Label	ModelID	Modelfullname	Center，Nation	Atmosphericcomponentresolution (latitudetimes;longitude)
1	ACCESS1-0	AustralianCommunityClimateandEarthSystemSimulatorcoupledmodel(version1.0)	CSIRO-BOM，Australia	1.25°times;1.875°
2	ACCESS1-3	AustralianCommunityClimateandEarthSystemSimulatorcoupledmodel(version1.3)	CSIRO-BOM，Australia	1.25°times;1.875°
3	BCC-CSM1.1m	BeijingClimateCenterClimateSystemModel(version1.1m)	BCC，China	1.112°times;1.125°
4	BCC-CSM1.1	BeijingClimateCenterClimateSystemModel(version1.1)	BCC，China	2.784°times;2.8125°
5	BNU-ESM	BeijingNormalUniversityEarthSystemModel	BNU，China	2.784°times;2.8125°
6	CanESM2	CanadianEarthSystemModel	CCCma，Canada	2.784°times;2.8125°
7	CNRM-CM5	CentreNationaldeRecherchesMeacute;teacute;orologiques(ClimateModelversion5)	CNRM-CERFACS，France	1.397°times;1.406°
8	CSIRO-MK3.6.0	CommonwealthScientificandIndustrialResearchOrganisation(Mark3.6.0)	CSIRO-QCCCE，Australia	1.861°times;1.875°
9	GFDL-CM3	CoupledClimateModelversion3ofGeophysicalFluidDy-namicsLaboratory	NOAAGFDL，USA	2.0225°times;2.5°
10	GFDL-ESM2G	EarthSystemModelofGeophysicalFluidDynamicsLabora-tory(GeneralizedOceanLayerDynamics，GOLD)	NOAAGFDL，USA	2.0225°times;2.5°
11	GFDL-ESM2M	EarthSystemModelofGeophysicalFluidDynamicsLabora-tory(ModularOceanModelVersion4.1，MOM4.1)	NOAAGFDL，USA	2.0225°times;2.5°
12	GISS-E2-H	E2versionoftheGoddardInstituteforSpaceStudiesClimateModel(ModelE/Hycom)	GISS，USA	2.0225°times;2.5o
13	GISS-E2-H-CC	E2versionoftheGoddardInstituteforSpaceStudiesClimateModel-CarbonCycle(ModelE/Hycom)	GISS，USA	2.0225°times;2.5o
14	GISS-E2-R	E2versionoftheGoddardInstituteforSpaceStudiesClimateModel(ModelE/Russell)	GISS，USA	2.0225°times;2.5°
15	GISS-E2-R-CC	E2versionoftheGoddardInstituteforSpaceStudiesClimateModel-CarbonCycle(ModelE/Russell)	GISS，USA	2.0225°times;2.5°
16	HadGEM2-AO	HadleyGlobalEnvironmentModel2	MOHC，UK	1.25°times;1.875°
17	INMCM4	Version4oftheInstituteofNumericalMathematicsClimateModel	INM，Russia	1.50°times;2°
18	IPSL-CM5A-MR	EarthSystemModeloftheInstitutPierreSimonLaplace:MediumResolution	IPSL，France	1.268°times;2.5°
19	IPSL-CM5A-LR	EarthSystemModeloftheInstitutPierreSimonLaplace:LowResolution	IPSL，France	1.895°times;3.75°
20	IPSL-CM5B-LR 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料资料编号：[21395]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

您需要先支付 30元 才能查看全部内容！立即支付

注册

找回密码