南京大学揭示雾霾跨区域传播机制

以PM2.5为特征污染物的大气复合污染是我国东部地区面临的重要环境挑战。重污染发生期间，弄清污染的跨界传输和局地贡献是大气污染防治的关键，对于科学采取恰当措施，实现“精准治霾”尤为重要。近日，南京大学大气科学学院、江苏省气候变化协同创新中心丁爱军与符淙斌研究团队的最新研究成果，揭示了我国京津冀和长三角两大城市群秋冬季重霾污染通过相互作用增强跨界传输的新机制，同时提出了减缓这种区域相互影响以实现科学治霾的新思路。该项研究的相关成果近日以“气溶胶与边界层相互作用增强我国大气污染跨区域传输”为题在《自然—地球科学》上发表。

南京大学大气科学学院院长丁爱军介绍，自2013年“清洁空气行动计划”（“国十条”）实施以来，我国东部地区空气质量有了显著改善，但有时即使在很多城市从严减排情况下，重霾污染事件仍然时有发生。以2017年底至2018年初为例，华北和华东地区就发生了一次大范围重霾事件。该项研究基于多种观测资料和数值模式模拟，发现该污染事件表面上看起来长三角地区是受华北区域性污染的长距离传输的影响，而事实上华北地区前期重霾加剧的静稳气象条件却又显著受到长三角等地特定污染排放的影响。

研究发现，具有较强太阳辐射吸收特性的黑碳气溶胶的区域性排放可被快速输送传至京津冀的边界层上层，通过气溶胶-边界层的相互作用改变京津冀地区的气象条件，加剧静稳天气的形成（即边界层上层增暖、下层降温的“穹顶效应”）；同时边界层内因降温所导致的相对湿度增加又显著促进二次颗粒物的生成，从而加剧了华北污染；在随后的冷锋影响下，区域性重霾又南下影响包括长三角在内的整个东部地区。研究发现，2013年以来有18个类似的区域尺度重污染时间可用该机制进行解释。对长三角而言，同样的减排强度，只要将减排时间点比正常预报重霾出现时间提前两天，不仅可以减轻华北地区的污染，也有助于对随后长距离传输的重污染过程进行削峰。

该研究首次发现在上千公里的空间尺度上，垂直方向的空气污染—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，并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。一方面，仅基于地表观测的认识还不足以充分认识大气复合污染的成因，也不能充分认识大气复合污染成因；另一方面，基于传统数值模式的区域源解析尚不足以精确评估污染的跨界传输。未来大气复合污染既需要进一步加强天空地一体化监测，同时也需要进一步优化计算机模式的物理化学过程刻画以提高空气质量预报时效，只有这样才能真正做到“科学治霾、精准治霾”。