由空气污染引发的灾难性中国洪水

2013年7月,范文凡在电视上看到的大气科学家震惊了她。 50年来中国遭受的最严重洪灾发生在四川省,就在5年前遭受大地震破坏的同一个地方。 在5天的过程中,73厘米的雨水冲击着山脉,一天达到29厘米的高峰。 河流淹没了河岸,涌入城市街道,冲走了房屋,工厂和桥梁。 陡峭的山谷斜坡在致命的山体滑坡中坍塌。 大约200人死亡,另有30万人流离失所。

但范不仅担心洪水的直接影响。 总部位于华盛顿州里奇兰的研究员,华盛顿里奇兰太平洋西北国家实验室的空气污染和气候问题专家,想知道他们如何如此迅速地变得如此强大。 她说,四川盆地周围环绕着山脉,它们从工业中心冒出浓烟滚滚,因其肮脏的空气而臭名昭着。 空气污染是否起作用? 为了找到答案,她和她的中国,美国和以色列研究团队设计了精确的计算机模拟来模拟发生的事情。

空气污染会以多种方式影响降水。 有时,烟雾中的气溶胶颗粒会减少或延迟下雨。 有时,它们会使雷暴更加强烈。 他们最了解的相互作用是改变水蒸气凝结在云层中形成水滴的方式。 但范和她的团队提出了第一个问题:污染也改变了一些导致雨云的空气循环模式。

在四川风暴的情况下,他们在网上发表的一篇论文中写道,然后在“ 地球物理研究快报”上发表文章 , 。 它防止白天在盆地上形成雨云,导致当晚山区降雨更加强烈。 “我们对污染造成的影响程度感到惊讶,”范说。 “实际上,它将从盆地广阔区域的降水重新分配到山区。”

范和她的合着者对洪水高峰时期通过四川盆地的天气系统进行了两次预测:一次是覆盖该地区的浓烟层,另一种是40年前存在的清洁空气,在中国经济繁荣之前。 在清洁空气模型中,地球表面的潮湿空气被白天的太阳加热,变得浮力,并升到很高的高度,引发对流循环,导致暴风云和温和的白天降雨。 但是在肮脏的空气模型中,平原上的黑色面纱吸收了太阳在大气层中的大部分温暖,同时冷却了下面的街道和田野。 这种改变的热结构稳定了白天的气氛并抑制了降雨。

由空气污染引发的灾难性中国洪水

中午的黑暗:南京的农业烟雾遮住了太阳,“燃烧”了预期的雷暴。

南京大学丁爱军

但是当夜幕降临时,湿润的气团向北移向龙门山脉,龙门山脉位于盆地上方约2000米处。 在平原上建立能量12小时的天气系统向上驱动,因为它与范围的陡峭轮廓相撞,引发了推迟的对流。 平原上的一天降雨量集中在几个小山谷的几个小时之内。

范说,地理和污染加剧了洪水的严重性。 她怀疑这种组合并不是独一无二的。 她说,仅仅一个月后巴基斯坦的灾难性洪水可能涉及相同的因素:重工业和山区背景。

南京大学气象学家丁爱军说,范的模型“提出了一个重点”并支持他自己的观察。 他发现,当南京市外的农民集体烧毁农作物废弃物时, ,形成了一道烟雾缭绕的烟雾笼罩在2012年6月的阳光下。预测该城市将出现强烈的雷暴,但从未实现过。虽然第二天晚上顺风降水强于预期。 就像预期的风暴可以“在白天被强烈的空气污染所摧毁”,丁说。

范担心在天气预报中没有考虑到这种影响。 例如,在中国,她注意到预报经常给出雷暴的错误区域,这可能是预期的下风。 她说,这样的预测也会让人感到“非常错误”。

爱荷华州爱荷华大学的大气化学家Greg Carmichael认为,空气污染成为预测的常规部分的时机已经到来。 今年早些时候,他在“ 地球物理研究快报”上发表了一项研究,该研究 。 他说,这种研究表明,气溶胶反馈可能足以影响天气。 正如他所说:“忽视气溶胶正变得越来越不可取。”