中国科大团队揭示降水对青藏高原污染物年际变化的影响机制

近日，赵纯教授带领的中国科学技术大学大气科学先进计算实验室揭示了降水对青藏高原污染物年际变化的影响机制。研究成果以“Southern Himalayas rainfall as a key driver of interannual variation of pre-monsoon aerosols over the Tibetan Plateau”为题发表在自然合作期刊-气候与大气科学《npj Climate and Atmospheric Science》（IF:9.448）上。自然合作期刊-气候与大气科学是自然出版集团旗下在地学领域推出的期刊，旨在发表气候学和大气科学领域的高水平创新性研究成果。

青藏高原，又称第三极，因其独特而广袤的地貌以及众多的冰川资源，对全球及其所在区域的气候产生了深远影响。虽然高原的大气质量相对清洁，但其地理位置紧邻污染严重的印度恒河农业平原。每年春季，南亚农业平原的生物质燃烧成为高原南部气溶胶的主要污染源。这些污染物跨境传输至高原后，通过加热大气和地表积雪，在环境中发挥至关重要的作用，进一步影响亚洲季风气候和全球超过40%的人口的供水。以往研究发现，传入高原的污染物呈现显著的年际变化，但其背后的机制尚不完全明了。

赵纯教授领导的团队采用了中国科技大学版的WRF-Chem模型，通过控制和比较排放及气象条件的差异及细化各个物理、化学过程对污染物浓度的贡献量，进一步揭示了气象要素对高原污染物年际变化的影响。在一致的气象条件下，南亚燃烧排放量大的年份会模拟出更高的大气光学厚度。而在相同的排放条件下，降水较弱、总风速较强的年份模拟出的高原污染物浓度更高。因为高原大地形作用，更强的地表风速伴随弱的南风会降低南亚燃烧源区的地形降雨。降雨的减少会引起火灾频率的增加并有利于火灾蔓延，从而增加燃烧排放。另一方面，降雨通过湿沉降作用也会减少空气中的污染物。同时，由于南风在南亚跨境传输中的关键作用，传输过程对高原污染物的贡献也会随之减弱。

以往的研究强调了基于统计分析的总风速对高原污染物年际变化的调制。相比之下，本研究确定了喜马拉雅山脉南部的降雨量比风速对季风前季节高原上空气溶胶年际变化的贡献更大。本研究强调了在存在多种因素复杂混合影响的情况下建立因果关系的机制分析和数值模拟的必要性。

图1 高原气溶胶及南亚火灾、气象场的年际变化

本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学技术大学双一流项目研究基金和中国科学院战略重点研究计划的支持。该研究使用了中国科学技术大学（USTC）高性能计算中心的计算资源。赵纯教授为通讯作者，博士研究生刘唯琛为论文第一作者。

参考文献：

Liu, W., Zhao, C., Xu, M.et al.Southern Himalayas rainfall as a key driver of interannual variation of pre-monsoon aerosols over the Tibetan Plateau.npj Clim Atmos Sci6, 57 (2023).https://doi.org/10.1038/s41612-023-00392-5

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41612-023-00392-5

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（地球和空间科学学院、科研部）