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NCC:北極海冰減少加劇污染物向青藏高原傳輸

青藏高原地球科學(xué)科普教育基地
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通過綜合分析青藏高原氣溶膠和氣象長期觀測數(shù)據(jù)、北極海冰數(shù)據(jù)、歐洲氣象中心再分析資料等,中科院青藏高原所高寒環(huán)境質(zhì)量與安全團隊叢志遠(yuǎn)研究員等,與挪威卑爾根大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、挪威大氣研究所、中科院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院等單位合作發(fā)現(xiàn),北極海冰減少加劇氣溶膠等污染物向青藏高原輸送,為理解青藏高原污染物跨境傳輸提供了新視角。

青藏高原與北極都屬于全球最潔凈的地區(qū)。受大氣環(huán)流影響,青藏高原周邊南亞、中亞排放的氣溶膠等大氣污染物跨境傳輸至青藏高原并影響其氣候環(huán)境。目前,對該區(qū)域污染物跨境傳輸?shù)木唧w特征和相關(guān)機制仍缺乏深刻認(rèn)識。

通過分析納木錯和珠峰地區(qū)大氣氣溶膠長期觀測數(shù)據(jù),科研人員發(fā)現(xiàn),氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)大多在每年4月呈現(xiàn)明顯年度峰值。而這個時間段,正是南亞地區(qū)森林大火和農(nóng)作物殘留燃燒等污染事件的高發(fā)期。

在全球變暖背景下,北極海冰加速融化。通過統(tǒng)計診斷分析發(fā)現(xiàn),2月北大西洋一側(cè)北極海冰減少,使得該地區(qū)海洋表面和大氣底層異常增暖,北極和中緯度大氣溫度梯度減少。根據(jù)熱成風(fēng)原理,該地區(qū)極地急流減弱,向高緯度歐亞大陸內(nèi)陸輸送暖、濕的海洋氣流減少,導(dǎo)致2至4月烏拉爾山附近積雪深度減少,進而影響4月西風(fēng)帶大尺度擾動,東亞副熱帶西風(fēng)急流增強。受青藏高原地形影響,增強的上升氣流與青藏高原山谷風(fēng)等中尺度環(huán)流系統(tǒng)相結(jié)合,加速南亞污染物翻越喜馬拉雅山脈,進入青藏高原。

在全球變暖背景下,冬季北極海冰融化加劇,影響大氣環(huán)流,使得西風(fēng)急流增強,導(dǎo)致傳輸至高原的污染物增多,加速青藏高原冰川融化等。目前,青藏高原仍保持整體潔凈,如果外來擾動持續(xù)增加,將加劇一系列環(huán)境風(fēng)險。目前,青藏高原變暖速率是過去30年的2倍多,從全球聯(lián)動角度減少人為排放是控制環(huán)境風(fēng)險的唯一途徑。

上述研究成果于2020年8月31日以“Arctic sea-ice loss intensifies aerosol transport to the Tibetan Plateau”為題,在線發(fā)表于Nature Climate Change。挪威卑爾根大學(xué)李菲博士為第一和通訊作者,青藏高原研究所萬欣博士為第二和共同通訊作者,叢志遠(yuǎn)研究員為合作作者。該成果得到了國家自然科學(xué)基金(41875118,41807389)和中國科學(xué)院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“泛第三極環(huán)境變化與綠色絲綢之路建設(shè)”(XDA20040501)等項目的資助以及珠穆朗瑪大氣與環(huán)境綜合觀測研究站和納木錯多圈層綜合觀測研究站的大力支持。

文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41558-020-0881-2

圖1 4月北極海冰偏少相關(guān)的“泛第三極”水平和垂直環(huán)流異常,以及“北極-烏拉爾山-青藏高原遙相關(guān)”示意圖

圖2 氣溶膠自動觀測網(wǎng)(AERONET)全自動太陽光度計

圖3 氣溶膠自動觀測網(wǎng)(AERONET)全自動太陽光度計

來源:中國科學(xué)院青藏高原研究所