Terrängens inverkan på luftföroreningarna över den norra Kinaslätten. Kredit:Jingyi Liu
North China Plain (NCP), en av världens mest förorenade regioner, uppslukas ofta av kraftigt dis under den kalla årstiden, vilket har väckt stor allmän oro på grund av de negativa effekterna på luftkvaliteten, atmosfärens synlighet och människors hälsa.
Tidigare forskning har visat att den distinkta topografin runt NCP gynnar luftföroreningar via ogynnsamma meteorologiska förhållanden som atmosfärisk stagnation; Men vår förståelse av effekterna på atmosfäriska fysikaliska och kemiska processer och deras interaktioner är fortfarande begränsad.
Prof. Xin Huang och hennes forskargrupp från Nanjing University, Kina, undersökte inverkan av komplex terräng på förekomsten och utvecklingen av disföroreningar i den mycket förorenade NCP-regionen genom att integrera in-situ observationer och meteorologi-kemi modellering. De fann att den komplexa terrängen avsevärt kan förbättra sekundär disbildning genom att blockera och lyfta luftföroreningar nära ytan och påskynda deras kemiska omvandling.
Ännu värre, det tjocka diset uppe kan ytterligare intensifiera interaktionen mellan aerosoler och det planetariska gränsskiktet (PBL) genom att värma den övre luften och kyla ytan, vilket leder till mer stillastående luft och bildar en positiv återkopplingsslinga. Dessa terränginducerade intensiva interaktioner av fysiska och kemiska processer av atmosfärisk aerosol bidrar tillsammans till den relativt allvarligare disföroreningen i NCP-regionen. Resultaten har nyligen publicerats i Atmospheric and Oceanic Science Letters .
"Under distillstånd drabbas städer som ligger nära den komplexa terrängen ofta av allvarliga föroreningar på grund av bergens blockerande effekt. Detta leder till atmosfärisk stagnation, vilket gynnar den kontinuerliga ackumuleringen av nyligen emitterade föroreningar nära markytan", förklarar Prof. Huang .
Med tanke på att allvarliga föroreningshändelser i norra Kina till stor del drivs av bildandet av sekundär aerosol, analyserade teamet vidare utvecklingen av sekundära föroreningar i den upplyfta förorenade luftmassan. De fann att den primära sekundära oorganiska aerosolen stod för över 70 % av koncentrationen av fina partiklar under en kraftig föroreningsepisod.
"Den övre luften har alltid en starkare oxiderande kapacitet jämfört med markytan, särskilt under vintertid. I det här fallet kan de upplyfta primära föroreningarna lätt oxideras i den övre luften, vilket förvärrar den sekundära aerosolbildningen", förklarar Prof. Huang. "Så småningom kommer vertikal blandning och avsättning av sekundära föroreningar att leda till att föroreningarna på marken förvärras."
Denna studie påpekar också att terrängens effekt på föroreningar kan åtföljas av intensiva interaktioner mellan aerosol och PBL. Under upplyftningsförorenade dagar modifieras temperaturskiktningen i den nedre troposfären avsevärt.
Baserat på online-meteorologi-kemi-kopplad modellering indikerar teamets arbete vidare att den aerosol-inducerade uppvärmningen av luften och ytdimringseffekterna stabiliserar atmosfärens skiktning och leder till cirka 50 % minskning av PBL-höjden, vilket ytterligare förvärrar luftföroreningarna .
Genom att förklara den mekanism som ligger till grund för effekten av komplex terräng på föroreningar i norra Kinaslätten, betonar denna forskning vikten av en sådan effekt på den intensiva interaktionen mellan atmosfäriska fysiska och kemiska processer. Det kan vara en avgörande faktor för den frekventa förekomsten av luftföroreningar i bergs- och kustområden nära komplex topografi. + Utforska vidare
