热点研究 | 我国不同城市群的雾霾形成机制和相互影响作用
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编者按
2013年以来，我国一系列大气污染防治政策的落地实施，加快改善了我国整体空气质量。但纵观我国东部，距离基本消除污染或彻底消除重污染天数还有很大差距，以PM2.5为特征污染物的大气复合污染问题是我国东部地区面临的一大环境挑战。
研究背景及方法
现有研究表明，污染物的长距离输送、局地积累及理化作用被认为是影响重霾污染的关键因素，然而我们对于区域尺度、持续性霾的形成机制及其在不同超大城市群间理化过程关系的认识还非常有限。为解决上述问题，南京大学大气科学学院与中国环境科学研究院联合团队，从2017年底至2018年初（即"国十条"收官之际）发生在华北和华东地区的一次大范围重霾事件出发，基于多种观测资料和数值模式模拟，揭示了长三角和京津冀两大城市群秋冬季的重霾污染如何通过相互作用增强长距离传输的新机制，提出了通过减缓这种区域尺度的相互影响以实现科学治霾、精准治霾的新思路。
研究结论
研究发现，在2017年底至2018年初发生在华北和华东地区的大范围重霾污染过程中，重霾形成和加剧的气象条件显著受到长三角和山东等地区排放的影响。具有较强太阳辐射吸收特性的黑碳气溶胶的区域性排放被输送至京津冀边界层上层，通过气溶胶-边界层相互作用加剧了静稳天气形成（即边界层上层增暖、下层降温的"穹顶效应"）。边界层内因降温导致的相对湿度增加又显著促进了二次颗粒物生成，加剧了华北地区PM2.5污染。在随后冷锋作用下，区域性重霾南下，影响了整个东部地区（如图1所示）。
研究统计了2013年以来相似的17个典型案例，并基于WRF-Chem数值模式，模拟量化了该过程的相关贡献。发现，对于长三角而言，同样的减排强度，只要将减排时间点比预报得出的重霾出现时间提前（譬如提前两天），不但可以减轻华北地区的污染，也有助于对随后出现的长距离传输重污染过程进行削峰。
图1: 2017年底雾霾天气个例中污染来源以及传输路径
本研究首次发现在上千公里的空间尺度上，垂直方向上的大气边界层反馈过程可以与大尺度天气过程发生相互作用而进一步增强区域间的污染传输。该研究进一步证明了我国独特环境条件下大气复合污染成因的复杂性和非线性，而基于多学科交叉的方法（大气物理、气象和大气化学交叉），以及多手段的结合（地面观测、垂直立体探测以及先进的数值模拟技术）可提高对相关问题的认识。
图2：不同城市群之间的雾霾相互影响的机制的概念图
在推进京津冀和长三角区域一体化的背景下，本项研究对于我国实施跨区域大气污染协同控制，落实"科学治霾、精准治霾"，具有重要参考价值：一是认识到基于传统数值模式的区域源解析及仅基于地表观测分析大气复合污染成因存在局限性；二是未来大气复合污染需要加强垂直观测，并提高空气质量预报的时效性，提前规划重污染天气过程减排工作；三是需推进跨区域协同减排，特别是重点削减辐射较强的黑碳排放。
【CCAPP根据南京大学新闻网学术动态新闻整理发布】
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原文题目：Amplified transboundary transport of haze by aerosol–boundary layer interaction in China
原文作者：Xin Huang, Aijun Ding, Zilin Wang, Ke Ding, Jian Gao, Fahe Chai & Congbin Fu
第一作者单位：Joint International Research Laboratory of Atmospheric and Earth System Sciences, School of Atmospheric Sciences, Nanjing University, Nanjing, China
发表期刊：Nature Geoscience
期刊月份：2020年5月
往期回顾
政策工具 | 5月28日更新四类“大气污染防治政策”
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