符淙斌院士:防治大气污染须加强基础研究

2013年4月10日 07:20:10 来源: 中国科学报
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符淙斌

  “目前,频繁出现的雾霾天气是污染物排放强、大气扩散条件差和跨区域输送等因素综合作用的结果,充分说明了空气污染与天气、气候之间复杂的相互作用和影响,解决相关问题亟须加强基础性科学研究。”近日,中科院院士、南京大学气候与全球变化研究院院长符淙斌在上海市院士中心第60期院士沙龙上阐述了上述观点。

  符淙斌指出,人为排放是造成大气污染的“元凶”。同时,天气、气候,即大气的动力条件和热力结构对污染物的空间分布和时间演变起着十分重要的作用。因此,空气污染的预报和极端污染事件的预警、预测必须充分考虑大气条件。

  污染物排放出来后,要在大气里输送扩散,同时这些污染物还会发生多相化学反应,然后通过干湿清除返回到地面或水体。在这些影响空气污染的关键过程中,天气、气候变化均可以产生重要影响。

  “同样一个地方,今天可以是万里晴空,第二天就可能是漫天雾霾。”符淙斌举例说,在大气污染的时间变化方面,天气过程确实起着非常重要的作用,而天气的变化在长时间尺度上又与东亚季风气候密切相关。从全球来看,东亚地区污染物浓度最大,同时也是季风变化最为剧烈的地区。已有研究表明,我国东部夏季风的强度与PM2.5的指数存在着明显的关系:夏季风弱的时候,PM2.5的浓度高;夏季风强时则反之,强弱年份浓度差异可达20%。

  “污染物气溶胶是不是可以影响气候变化,气候变化又是否会影响大气污染?”符淙斌说,“我们发现这两者不是简单的谁影响谁,而是存在着一个非常复杂、相互反馈、相互作用的关系。”

  大气条件不仅仅会影响污染物的输送或沉降。实际上,污染物所造成的大气状况的变化,比如说污染物导致的大气和地表吸收的太阳辐射量的变化,会改变低层大气的热力结构,反过来促进污染物的积累,这是一个非常复杂的过程。

  国内外相关的数值模拟研究结果表明,因气溶胶引起的地面辐射减少会导致东亚季风减弱,这可以解释中国近年来的南涝北旱;同时,北方干旱又可能增加沙尘和扬尘,进一步加剧低层大气污染物的浓度。

  “这一现象是否可以在某种程度上,为我们解决近几年不断加剧的北方雾霾天气提供一个思路?”符淙斌说,“也有学者指出,由于气溶胶增加引起的地表辐射减弱会削弱低层大气垂直混合,增加污染物积累。这与我们目前的大范围重污染事件之间有何种联系有待研究,但空气污染——天气、气候的双向作用会通过正反馈加剧空气污染。”

  符淙斌指出,环渤海城市群、长三角城市群和珠江三角洲城市群是近年来全球城市化发展最迅速的地区之一,这三大城市群占据了全国26%的人口并创造了47%的GDP。城市群区有多种气候效应,其中一个气候效应就是降低地面风速。计算机模型模拟结果表明,城市化影响明显降低地表风速。降低地表风速改变了大气扩散条件,也会进一步加剧城市和区域污染。

  通过分析最近32年华北平原和中国东部地区平均风速的变化,符淙斌指出,该地区可以清楚地看到风速呈现减弱趋势,而减弱最明显的季节恰恰是在春季和冬季,也正是污染物加剧最显著的季节。

  符淙斌强调,国外经验表明,空气污染是可防可控的。当前,要加强大气污染防治的基础研究,以寻求应对和解决之策。这包括两方面,一是要通过学科间的交叉加强观测,充分认识污染形成的机理和输送规律,据此建立更好的模型来描述大气化学过程、大气动力过程和大气物理过程之间的相互作用。二是要推动跨区域、跨部门之间的合作,通过区域间联防联控来提高污染控制成效,同时要通过跨部门协作加强相关问题的治理和预警。在致力于长期治理的同时,更重要的是建立针对重污染的预报预警和应急机制,由此提高应对能力并减弱严重污染对人体健康的影响。