多日霾污染后又遇十年最强沙尘暴，新冠疫情能否延缓气候变化？

多日雾、霾之后，北京遭遇十年来最大沙尘暴，新冠疫情并未延缓气候变化，大气科学与环境健康迎来新挑战。

本文遴选了2020年气候变化、新型冠状病毒肺炎疫情、大气污染、大范围野火和气候预测等研究热点，回顾并点评了它们之间交叉融合产生的研究成果。

由于学科特性，大气科学极易与其他学科产生交叉，激发出新的科学热点，如2020年天气气候、环境治理和人群健康的交叉融合非常明显。天气气候能否调控新冠肺炎疫情的暴发和传播？

新冠肺炎病毒尽管和SARS（非典型肺炎）病毒同属冠状病毒，但其传播未能“如期”复制SARS病毒强烈的季节性特点。

但进入秋冬时，全球多地新冠肺炎疫情反复，似乎又暗示了天气气候条件存在显著影响。

有研究指出，温暖的天气可以降低病毒活性、增强人体免疫力，降低确诊人数和死亡率。潮湿的天气可能会影响空气中病毒的传输，进而降低确诊病例和死亡率，并提高康复率。

但对受疫情影响的最热和最冷的10个国家进行分析却发现，温暖干燥的环境对应于较低的新增病例和死亡率，疫情与湿度的关系存在一定的不确定性。

紫外线能有效灭活较大的冠状病毒、增强人体免疫力，进而降低新冠病例的发生率。

有研究发现，单独考虑日平均温度的作用时，高温有利于新冠肺炎病例增长率降低，但考虑紫外线的共同影响后，温度升高却会导致增长率升高。

此外，降雨、昼夜温差、云量和风速等也被认为是可能影响新冠肺炎病毒暴发和传播的因素。

全球和5个代表性国家/地区每日新增病例及其与温度、紫外线、相对湿度之间的31天滑动相关系数。注：红色线条为温度；蓝色线条为紫外线；黑色线条为相对湿度；灰色阴影为新增病例人数（单位：万人）

当分区域进行研究时，天气气候对新冠肺炎影响的不确定性变得更为明显。

有研究指出，平均温度超过10°C时，欧洲大部分国家的确诊病例急剧下降，但另一项结果却发现温度升高与每日确诊病例和死亡病例的增加有关。

同样在热带，每升高1°C，巴西地区新冠肺炎累积确诊病例数就会减少4.9％，而温度升高却有利于印度的新冠肺炎传播。

对中国确诊情况的分析发现，当温度低于3℃时，温度升高可能会造成确诊病例增加，但也有研究认为，在8-10℃以上时，升高有助于降低新冠肺炎感染率，且不同省份的研究结果也存在一定差异。

区域差异、时段差异和社会干预等因素既可能掩盖气象要素对新冠肺炎疫情暴发和传播的影响，也有可能带来虚假的统计关系。

因此，“天气气候条件对新冠肺炎疫情的影响”这一科学问题不仅是2020年的科学热点，还需要进一步运用统计诊断、信号分析和数值模拟等方法开展综合研究。

新冠肺炎疫情对气候变化
和大气污染的影响

为了防止新冠肺炎疫情带来全球性衰退，各国政府都投入了大量的资金来刺激经济。经济的恢复对于遏制新冠肺炎疫情的不利影响有显著作用，但也将带来人为排放的温室气体增加。

2019年9月至2020年11月中国（红）、欧元区（蓝）、印度（绿）、日本（黑）和美国（黄）制造业采购经理人指数

全球气候变化没有因为新冠肺炎疫情而止步。尽管在初期出现了全球温室气体浓度暂时下降的现象，但到2020年下半年，大气中的温室气体浓度已经达到创纪录水平并保持继续上升的趋势。

新冠肺炎疫情对气候变化治理的长效不利影响还包括：联合国气候大会延迟、新能源投资减少、以及科学研究停滞等。

当然，也有一些伴随的有利影响在慢慢发生，比如生态系统恢复、更少的国际交通、以及更低碳的生活方式等。

需注意的是，已有的关于新冠疫情对气候变化影响的研究成果大部分都是初步的、定性的，需要进一步检验和量化。

为应对新冠肺炎疫情，中国采取了严格的隔离措施，关闭了大量的工厂和交通，这显著降低了一次污染物排放。

但是，从量化评估的结果来看，PM_2.5浓度的下降幅度并没有如预期那么大，京津冀区域还是出现了几次严重的霾污染过程，这主要是增强的非均相化学反应、停滞的气象条件以及未减弱的电力供暖和医疗排放等因素综合作用的结果。

2020年2月京津冀地区PM_2.5浓度逐日变化，阴影表示两次严重霾污染事件

此外，新冠肺炎疫情隔离期间，氮氧化物排放降低、大气氧化性加强。由于NO对O₃的“滴定”效应，以及氮氧化物与挥发性有机物之间非线性响应，反而导致了中国东部臭氧浓度显著增加。

2020年2月7日—2月14日（左）和2020年2月19日—2月24日（右）重霾污染过程期间850 hPa风场（黑色箭头；单位：m/s）和气候平均值（蓝色箭头），以及地表相对湿度相对于气候平均值的距平（阴影；单位：%）天气气候对大气污染变化及治理的影响“风来霾散”是过去几年中国东部人民的一条生活经验，也反映出气象条件变化对霾污染的显著影响。2012年之后，当出现静风、高湿天气时，大气中PM_2.5浓度就会迅速升高。

前期秋季北极海冰、北太平洋海温以及欧亚大陆积雪的异常可以在冬季激发出大气遥相关进而调控局地气象条件来影响霾污染的年际—年代际变化。

此外，京津冀霾日数在2010年前后发生了趋势逆转，这与前期强迫因子和关键局地气象条件的趋势变化密切相关。气候强迫和人为影响的同向叠加是霾污染迅速加剧的重要因素之一。

2014年之后，中国东部O₃浓度处于上升态势，主模态由南北差异型转变为南北一致型，这与西太平洋副热带高压和东亚大槽的对峙方式有密切联系。

晚春的北极海冰和欧亚大陆积雪异常也可以通过激发大气环流响应来调节臭氧污染的态势。

新冠肺炎疫情隔离期间，中国的人为排放大幅度下降，但是并没有出现明显的空气质量改善情况。即便是关闭了交通和大部分工厂，中国东部的居民生活、供暖和医疗等产生的人为排放依然接近或超过大气环境容量。

不利气象条件与化学过程的非线性相互作用在2020年初的大气污染过程中更为凸显，但是相关研究还没有一致性结论。

大气中细颗粒物浓度降低，会大幅提升大气透明度，增强的太阳辐射能够有效促进光化学反应，也在一定程度上导致了新冠肺炎疫情隔离期间近地面O₃浓度升高。

此外，较高的PM_2.5浓度还能通过对HO₂自由基和NO_x的非均相吸收，抑制臭氧的化学生成，并使臭氧对NO_x减排的敏感性降低。

因此，不仅要控制好氮氧化物和挥发性有机物之间的减排比例，也要关注天气气候条件对PM_2.5与O₃协同治理的影响。

气候增暖是否会加剧北极野火释放北极病毒永久冻土层独特的环境中储存很多有数十万年历史、但依然有传染性的病毒。在全球变暖的背景下，北极大火肆虐，冻土正在快速融化，许多远古病毒可能会复活并重新暴露在空气中。

在异常高压的控制下，冬末产生高温异常，导致冰雪提前融化，春季地表暴露较早，地表较为干燥，促进了火灾蔓延。

此外，在气候变暖背景下，对流活动（往往伴有闪电）在高纬地区发生的频率将增加3倍，这可能会引发更多野火。

南半球春季，平流层极涡的减弱和变暖，也极大地增加了澳大利亚东部和南部出现炎热干燥天气以及野火的可能性。

泥炭地闷烧是2020年北极大火成因中非常重要的一项。

泥炭地是世界上含碳量最高的生态系统，其燃烧会向大气释放大量的碳。一项基于数值模拟的研究指出，北极泥炭地最终可能会从碳的净吸收地转变为碳的净来源地，进一步加速气候变化。

野火燃烧产生了大量气溶胶，既影响空气质量，还会通过影响全球辐射平衡来影响全球气候。野火释放出大量亚硝酸则促进了O₃的生成。泥炭地的燃烧还直接导致了区域性的霾污染事件。

气候预测向大气污染和新冠肺炎疫情预测延伸在1周以内的大气污染天气预报技术已经比较成熟的现状下，应当加强对冬季霾污染和夏季O₃污染的季节内—季节预测，为政府和社会提前制定能源计划、科学实施减排措施提供科学依据。

国家自然科学基金气候系统预测基础科学中心的研究团队建立了冬季霾污染的气候预测模型，预测性能良好。2020年，该团队针对影响夏季O₃的气候条件开展预测研究，建立了统计—动力相结合的预测方法。

兰州大学的研究团队将统计—动力天气预报的先进技术与流行病模型相结合，建立了新冠肺炎疫情预测系统。

预测疾病传播的模型通常会依赖于数百个参数，这就会引入很大的不确定性。

有研究认为应从气候预测模式中学习多模式集合或参数化扰动等方案来得到概率化的流行病预测结果。

结论学科交叉既是产生高水平创新成果的重要途径，也是解决国家重大科技需求的重要基石。

防治空气污染和应对气候变化应当协同行动，同时有效减少大气污染物和温室气体排放。

此外，想预测未来的气候变化、大气污染和流行病情况，需要将大气科学、环境科学、流行病学，以及物理学、化学、地理学、天文学，甚至人类学、社会学等多种学科交叉在一起，共同着手分析研究。

本文作者：尹志聪，李雨嫣，段明铿，王会军

作者简介：尹志聪，南京信息工程大学大气科学学院、气象灾害预报预警与评估协同创新中心、气象灾害教育部重点实验室、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）、中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心，教授，研究方向为大气复合污染（霾、臭氧）的气候变化机制和预测、短期气候预测；王会军（通信作者），南京信息工程大学大气科学学院、气象灾害预报预警与评估协同创新中心、气象灾害教育部重点实验室、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）、中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心，研究员、中国科学院院士，研究方向为气候模拟与气候变化、东亚季风气候变异及其预测。

论文全文发表于《科技导报》2021年第1期

本文有删减，欢迎订阅查看

内容为【科技导报】公众号原创，欢迎转载

白名单回复后台「转载」

《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的成果报道、权威性的科学评论、引领性的高端综述，发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、智库观点、科技评论、热点专题、综述、论文、学术聚焦、科学人文等。

《科技导报》微信公众平台创建于2014年，主要刊登《科技导报》期刊内容要点，报道热点科技问题、科技事件、科学人物，打造与纸刊紧密联系又特色鲜明的新媒体平台。科技导报公众号聚集了数万名专心学术的未来之星和学术大咖，添加编辑微信，让优秀的你有机会与志趣相同的人相遇。