近日，中国科学（地球科学）在线发表了海洋与大气学院的最新科研成果“降雨非绝热加热对2023年2月上旬中国东部‘南雨−北霾’事件的影响”（Influence of rainfall-induced diabatic heating on southern rainfall-northern haze over eastern China in early February 2023）。该成果第一作者为海洋与大气学院在读博士生安霞东，通讯作者为学院李春教授和云南大学陈文教授，合作者包括学院盛立芳教授、博士生张玮航等。
近年来，华北平原PM2.5浓度明显下降，但天气尺度极端空气污染仍时有发生，如2023年2月上旬华北平原出现了严重的空气污染事件，且同期中国南方经历了持续性降雨过程，即中国东部出现了“南雨-北霾”事件（图1）。
图1. 2023年2月3~12日平均的华北平原（32°N~42°N，110°E~120°E）PM2.5浓度分布（单位：µg m−3）和华南（22°N~32°N，108°E~122°E）降雨分布（单位：mm day−1）。(a)为观测的PM2.5浓度和GPCC降雨；(b)为TAP数据和CPC降雨。d01和d02分别代表华北平原和中国南方地区。
前期研究已较为系统地分析了中国东部“南雨-北霾”事件的特征及其机理（An et al., 2020@ACP, 2022@ACP, 2022@JC, 2022@JGR-A），但尚未明确“南雨”是否通过激发反气旋式异常而贡献于“北霾”。基于观测和再分析数据，利用动力诊断和WRF数值试验等手段，本研究深入分析了此次“南雨-北霾”事件的成因及“南雨”对“北霾”的贡献。结果表明：西北太平洋异常反气旋（或称东北亚异常反气旋）是此次“南雨-北霾”事件的主导因子。一方面，该异常反气旋引导西南气流为南方地区输送了大量水汽，并与中国大陆对流层高层异常气旋配合引起强上升运动，导致南方地区出现大范围降雨过程。另一方面，该异常反气旋西侧的东南气流削弱了华北平原气候态北风，使得污染物的水平扩散条件变差，同时与该异常反气旋有关的华北平原大气边界层高度降低和相对湿度增加，使得华北平原PM2.5浓度升高。进一步研究发现，该异常反气旋的发展与南方降雨潜热释放对应的非绝热加热有关。南方降雨通过非绝热加热不仅加强了该地区的降雨过程（贡献约为11.5%），还在西北太平洋对流层高层（如200hPa）激发出反气旋异常，该反气旋异常加强了背景环流引起的西北太平洋异常反气旋（贡献约为27%），进而影响“北霾”的发展（图2）。本研究为认识中国南方降雨对华北平原霾天气的贡献提供了新的理论依据。
图2. WRF控制试验和敏感性试验中2023年2月4~12日平均的200hPa位势高度差值场（单位：m），子图中的时间序列是控制试验和敏感性试验中华北平原（32~42°N，110~120°E）大气边界层高度的差值（单位：m）。蓝色方框代表华北平原。黑色虚线为观测中反气旋的位置。
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安霞东, 陈文*, 李春*, 盛立芳, 张玮航, 海尚飞, 胡鹏, 2023: 降雨非绝热加热对2023年2月上旬中国东部“南雨-北霾”事件的影响. 中国科学: 地球科学,doi/10.1360/SSTe-2023-0121.
文章链接：https://www.sciengine.com/SSTe/doi/10.1360/SSTe-2023-0121