以PM2.5为特征污染物的大气复合污染问题是我国东部地区面临的一大环境挑战。37000cm威尼斯大气科学学院、江苏省气候变化协同创新中心丁爱军与符淙斌研究团队的最新研究成果揭示了我国京津冀和长三角两大城市群秋冬季的重霾污染如何通过相互作用增强长距离传输的新机制，同时提出了减缓这种区域尺度相互影响以实现科学治霾与精准治霾的新思路。

虽然我国东部地区空气质量自2013年"清洁空气行动计划"（"国十条"）实施以来有了显著改善，但即使在很多城市从严减排情形下重霾污染事件仍然频发。污染物的长距离输送、局地积累及化学生成被认为是影响重霾污染的关键因素，然而对于区域尺度、持续性霾的形成机制及其在不同超大城市群间理化过程关系的认识还非常有限。该研究从2017年底至2018年初（即"国十条"收官之际）发生在华北和华东地区的一次大范围重霾事件出发，基于多种观测资料和数值模式模拟，发现该污染事件表面上看起来长三角是受华北区域性污染的长距离传输所致，而事实上华北地区重霾形成和加剧的气象条件却显著受到长三角和山东等地区排放的影响。具有较强太阳辐射吸收特性的黑碳气溶胶的区域性排放可被快速输送传至京津冀的边界层上层，通过气溶胶-边界层的相互作用改变京津冀地区的气象条件，加剧所在地区静稳天气的形成（即边界层上层增暖、下层降温的"穹顶效应"），同时边界层内因降温所导致的相对湿度增加又显著促进二次颗粒物的生成，从而加剧了华北的PM2.5污染。在随后的冷锋作用下，区域性重霾又可南下影响包括长三角在内的整个东部地区（如图所示）。研究进一步统计了2013年以来类似的17个典型案例，并基于WRF-Chem数值模式模拟量化了该过程的相关贡献。研究同时发现，对于长三角而言，同样的减排强度，只要将减排时间点比正常预报重霾出现时间错位（譬如提前两天），不但可以减轻华北地区的污染，也有助于对随后长距离传输的重污染过程进行削峰。

该研究首次发现在上千公里的空间尺度上，垂直方向的空气污染-大气边界层反馈过程可以与大尺度天气过程发生相互作用而进一步增强区域间的污染传输。该项工作是丁爱军与符淙斌团队在前期"黄泥天"形成机制以及超大城市黑碳气溶胶"穹顶效应"等工作基础上的拓展和又一重要突破。该研究进一步证明了我国独特环境条件下大气复合污染成因的复杂性和非线性，而基于多学科交叉（特别是大气物理、气象和大气化学交叉）的方法以及多手段（包括地面观测、垂直立体探测以及先进的数值模拟技术）的结合可帮助提高相关问题的认识。

该项研究对于我国今后在京津冀和长三角一体化背景下实施跨区域大气污染协同控制具有重要的参考价值。一方面，该发现对基于传统数值模式的区域源解析以及仅基于地表观测对大气复合污染成因的认识带来新的挑战；另一方面，也对未来大气复合污染需要加强垂直观测以及需进一步提高空气质量预报时效，从而实现"科学治霾、精准治霾"提出了新的要求。

该项工作于5月25日在线发表在《自然-地球科学》（Nature-Geoscience），并作为该期刊主页条幅亮点推荐。论文第一作者为大气科学学院国家优秀青年基金获得者黄昕副教授，通讯作者为丁爱军教授，符淙斌院士、博士研究生王子麟、助理研究员丁可、中国环境科学研究院高健研究员、柴发合研究员为论文共同作者。该项工作得到了国家重点研发计划"大气专项"项目"我国东部沿海大气复合污染天空地一体化监测技术"、江苏省气候变化协同创新中心、国家自然科学基金重大科学计划项目、国家杰出青年基金项目、优秀青年基金项目以及"大气重污染成因与治理攻关"总理基金项目的资助。（科技处、大气科学学院）

参考阅读：

Huang, X. et al., Amplified transboundary transport of haze by aerosol-boundary layer interaction in China , Nature Geoscience, doi:10.1038/s41561-020-0583-4, 2020.

Ding, A, " D ome effect" of black carbon amplifies transboundary transport of haze , Nature Research Chemistry Community, May 26, 2020.

Huang, X., Wang, Z., & Ding, A., Impact of Aerosol-PBL Interaction on Haze Pollution: Multiyear Observational Evidences in North China , Geophys. Res. Lett., 45, 8596-8603, 2018.

Wang, Z., Huang, X., & Ding, A., Dome effect of black carbon and its key influencing factors: a one-dimensional modelling study , Atmos. Chem. Phys., 18, 2821-2834, 2018.

Ding, A., X. Huang et al., Enhanced haze pollution by black carbon in megacities in China , Geophys. Res. Lett., 43, 6, 2873-2879, 2016. 

Ding, A., C. Fu, et al., Intense atmospheric pollution modifies weather: a case of mixed biomass burning wither fossil fuel combustion pollution in the eastern China , Atmos. Chem. Phys.,13,10545-10554, 2013.