Острые проблемы с загрязнением воздуха в Китае зимой могут усугубиться изменениями в атмосферной циркуляции, вызванными исчезновением арктического морского льда и увеличением количества снегопадов в Евразии, вызванными глобальным изменением климата.
Моделирование и анализ данных, проведенные исследователями из Технологического института Джорджии, показывают, что изменения морского льда и снегопадов сместили зимний сезон дождей в Китае, помогая создать застойные атмосферные условия, задерживающие загрязнение над крупными населенными пунктами и промышленными центрами страны. Эти изменения в региональных атмосферных условиях сводят на нет усилия по борьбе с загрязнением с помощью контроля выбросов.
«Выбросы в Китае снижались за последние четыре года, но суровая зимняя дымка не становится лучше», - сказал Юханг Ван, профессор Школы наук о Земле и атмосфере Технологического института Джорджии. «В основном это происходит из-за очень быстрых изменений в высоких полярных регионах, где морской лед уменьшается, а количество снегопадов увеличивается. Это возмущение препятствует проникновению холодного воздуха в восточные районы Китая, где он смывает загрязнение воздуха».
Об этом 15 марта в журнале Science Advances будет сообщено, исследование спонсировалось Национальным научным фондом и Агентством по охране окружающей среды. В документе представлен наглядный пример того, как крупномасштабные возмущения, вызванные глобальным изменением климата, могут иметь значительные региональные последствия, и считается, что он впервые связывает уровни морского льда и снегопадов с региональным загрязнением воздуха..
Проблемы дымки на Восточно-Китайских равнинах, включая столицу Пекин, впервые привлекли внимание всего мира зимой 2013 года, когда прибор в U. Посольство С. зафиксировало чрезвычайно высокие уровни частиц PM 2,5. Дымка побудила китайское правительство установить строгие цели по сокращению выбросов от промышленности и других источников.
Хотя эти средства контроля выбросов, кажется, работают, дымка в декабре и январе сохраняется. Итак, Ван и его коллеги Юфей Цзоу, Юйчжун Чжан и Джа-Хо Ку задались вопросом, могут ли другие факторы играть роль.
Долгосрочные измерения качества воздуха в Китае недоступны, поэтому исследователям пришлось собрать воедино оценки, основанные на показателях видимости и спутниковых данных. Чтобы проанализировать исторические записи, они создали новый индекс потенциального загрязнения (PPI), который использовал аномалии градиента температуры воздуха и скорость приземного ветра в качестве косвенного показателя условий вентиляции в восточном Китае.
«После того, как мы создали PPI и объединили его с данными о видимости, стало очевидно, что январь 2013 года был намного выше всего, что когда-либо наблюдалось до того, как прошло по крайней мере три десятилетия», - сказал Ван.«Но в том месяце выбросы не изменились, поэтому мы знали, что должен быть еще один фактор».
Восточно-Китайские равнины состоят из взаимосвязанных бассейнов, окруженных горными хребтами на западе и океаном на востоке, что является зеркальным отражением загрязненной Южной Калифорнии. Загрязнение, создаваемое промышленностью и транспортными средствами, может быть эффективно удалено только путем горизонтального рассеивания или вертикального перемешивания зимой, и когда эти процессы не позволяют удалить застоявшийся воздух, загрязнение накапливается. Казалось вероятным, что что-то мешало вентиляции, которая сохраняла бы воздух чище.
Затем исследователи рассмотрели такие особенности климата, как морской лед, снегопад, Эль-Ниньо и Тихоокеанские колебания. Они провели анализ главных компонент и максимальной ковариации и обнаружили корреляции застойных условий воздуха над Китаем с арктическим морским льдом, который достиг рекордно низкого уровня осенью 2012 года, и снегопадом в верхних широтах Сибири, который достиг рекордного уровня ранее в 2012 году. зима. Затем они использовали моделирование атмосферы, чтобы изучить, как эти факторы изменяют крупномасштабные модели атмосферной циркуляции и загрязняющую вентиляцию над восточным Китаем.
«Сокращение морского льда и увеличение количества снегопадов приводит к ослаблению климатологической структуры гребня давления над Китаем», - сказал Ван. «Это сглаживает градиенты температуры и давления и перемещает восточноазиатский зимний муссон на восток, уменьшая скорость ветра и создавая атмосферную циркуляцию, которая делает воздух в Китае более застойным».
Результаты модели согласовывались с наблюдениями, согласно которым той зимой в Корее и Японии было необычно холодно, а в восточном Китае было необычно тепло, что предполагает перемещение центра холода.
Зимой 2017 года наблюдались те же факторы: низкий уровень арктического морского льда в сентябре 2016 года, обильные снегопады и сильная дымка. Ван говорит, что эти факторы, вероятно, сохранятся, поскольку глобальное изменение климата нарушает нормальную структуру атмосферы.
«Несмотря на усилия по сокращению выбросов, мы думаем, что дымка, вероятно, сохранится в будущем», - сказал он. «Сейчас это отчасти обусловлено климатом, поэтому зимой, вероятно, не станет намного лучше. Выбросы больше не являются единственным фактором этих условий».
Ванг надеется продолжить исследование, используя новые данные китайской сети мониторинга качества воздуха. По его словам, воздействие глобального изменения климата может быть уникальным для Китая из-за его географического положения и чувствительности к изменениям в структуре атмосферной циркуляции. Хотя проблема теперь проявляется в загрязнении воздуха, он сказал, что результаты исследования должны побудить нацию продолжать решать проблемы изменения климата.
«Очень быстрое изменение полярного потепления действительно оказывает большое влияние на Китай», - сказал он. «Это дает Китаю стимул не только добиваться сокращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, но и рассматривать потенциал сокращения выбросов парниковых газов. Наше исследование показывает, что сокращение выбросов парниковых газов поможет решить проблему зимней дымки».