從氣候變化角度找原因：霧霾嚴重也有極地氣變的份

霧霾已成為中國百姓關注焦點。兩會上李克強總理在政府工作報告中明確提出，要“堅決打好藍天保衛戰”，體現出黨和國家治理大氣污染的決心和信心。解決霧霾問題要靠科學施策，霧霾形成機理的研究成為治霾的關鍵。

美國佐治亞理工學院地球與大氣科學系王育航教授牽頭的一項最新研究表明，全球氣候變化導致的極地北冰洋海冰消融與西伯利亞降雪增加改變了區域大氣環流結構，可能加劇了中國近年來冬季空氣污染嚴重的問題。該研究從氣候變化角度看待霧霾成因，為治霾提供了一個新思路。

靜穩天氣系致霾的重要因素

最近幾年，政府制定了嚴格的污染減排目標來減少工業和其他污染源的排放，以期減輕霧霾，但冬季尤其是12月至1月間的嚴重空氣污染事件卻在不斷上演。是否有其他重要因素在空氣污染問題中扮演角色？這一疑問促使王育航和他的合作者們開始著手相關研究。

研究小組收集了包括氣象能見度觀測與衛星監測數據在內的相關資料。為了分析歷史污染水平，他們基于地表風速與逆溫強度創建了一個新的空氣污染潛勢指數(PPI)，以此衡量中國東部地區的污染擴散條件。

“當我們創建了PPI指數并將其與歷史能見度長期觀測數據對照后發現，發生于2013年1月間的空氣污染事件的嚴重程度遠高于過去30年間任何一年的水平。”王育航向科技日報記者表示，“而同時期的污染排放并沒有明顯變化，由此我們推斷，一定有其他重要因素導致了上述極端事件。”

王育航指出，中國東部地區由一系列相互接壤的平原組成，東臨大海，余面環山，地形地貌特征與同樣遭受空氣污染困擾的美國南加州地區類似。在冬季，大量來自工業與機動車排放的空氣污染物只能通過水平擴散或垂直混合來有效清除。一旦這些大氣的清除機制在靜穩天氣條件下失效，空氣污染物便開始累積。發生于2013年1月的事件就像是“有人關掉了通風扇以阻止區域空氣自然流通凈化”。

極地氣候變化加劇冬季霧霾

在進一步檢查了包含極冰、雪蓋、厄爾尼諾等各種主要氣候因子的影響后，研究小組發現，中國地區靜穩天氣條件與北極海冰和中高緯度西伯利亞地區雪蓋的變化密切相關。其中，北極海冰在2012年秋季減小到歷史性低位，而西伯利亞雪蓋面積在緊隨其后的2012年初冬季節達到歷史性最大。隨后，他們采用全球氣候模式來模擬研究這些氣候因子的變化是如何影響大尺度大氣環流形勢，以及中國東部地區的污染擴散條件的，并得出結論：海冰減少與雪蓋增加導致影響中國的西伯利亞高壓脊減弱，由此減小了海陸氣壓與溫度梯度，并導致東亞冬季風傳播路徑向東偏移，這一變化降低了中國東部地區的地表風速，并創造了區域大范圍的靜穩天氣條件。

這一模擬研究結果與當年冬季中國東部整體氣溫偏高，而位于中國以東的韓國和日本遭遇嚴寒天氣的情況相吻合。這些區域氣溫變化清楚地表明，冷空氣影響范圍發生了改變。

王育航稱，去年冬季至今年初再次上演了類似的氣候變化情形。北極海冰去年9月再次接近歷史低點，而歐亞大陸中高緯雪蓋面積隨后增加，進而引發了去年12月至今年1月間中國東部的嚴重空氣污染。

“中國地區的空氣污染排放在過去4年中處于下降趨勢，但冬季空氣質量并沒有明顯改善。這一現象很大程度上與近年來北極地區秋季海冰快速減少，以及中高緯度歐亞地區初冬降雪增加導致的氣候效應相關。”王育航說，“上述極地氣候變化減弱了影響中國中東部地區的冷空氣強度，使得空氣污染物更容易累積并形成區域性大范圍嚴重空氣污染。”

治霾與溫室氣體減排需協同

研究小組將成果發表在最新一期的《科學進展》雜志上。王育航指出，他們的研究成果首次將極地氣候變化與區域空氣污染問題聯系起來，并清楚地表明，全球氣候變化導致的大尺度環流擾動具有顯著的區域環境影響。

王育航認為，全球氣候變化導致的上述氣候因子與區域大氣環境變化趨勢將在未來持續。他說：“盡管當前政府正在努力減少污染排放，但我們認為，中國冬季空氣污染現象將在未來一段時期內反復出現。目前，這一污染問題在很大程度上由長期氣候變化驅動，而不單單由短期人為污染排放因素驅動。”

王育航表示，希望在接下來的研究中能夠使用上中國新建成的空氣質量監測網絡的數據。他認為，上述氣候變化影響可能由于中國東部地區特殊的地形與區域環流結構，而僅限于中國地區。但這一影響不僅針對空氣污染問題，他們的研究成果也會促使政府進一步致力于應對氣候變化問題。

“北極地區的快速變暖現象正對中國產生越來越顯著的影響。”王育航說，“這將促使中國政府不僅限于關注空氣污染物的減排，同時注重考慮溫室氣體減排的協同效應。我們的研究表明，削減溫室氣體可以幫助改善中國冬季空氣質量。”