全球气候变化的后果——北极海冰消失和欧亚大陆降雪增加——可能会加剧中国严重的冬季空气污染问题。
模型研究和数据分析表明，海冰和降雪变化已改变中国的冬季季风，助长了停滞的大气状况，使污染物滞留在该国主要人口中心和工业中心上空。区域大气状况的这些变化，正妨碍通过排放管控治理污染的努力。
佐治亚理工学院地球与大气科学学院教授王宇航说：“过去四年，中国的排放量一直在下降，但冬季严重雾霾并未好转。这主要是因为高纬极地地区发生了非常迅速的变化：海冰减少，降雪增加。这种扰动使冷空气无法进入中国东部，而冷空气原本可以将空气污染物吹散。”
发表于《科学进展》的论文清楚地展示了全球气候变化造成的大规模扰动如何对区域产生重大影响。据认为，这是首篇将海冰和降雪量与区域空气污染联系起来的研究。
包括首都北京在内的华东平原雾霾问题，在2013年冬季首次引起全球关注。当时，美国驻华使馆的一台仪器测得PM 2.5颗粒物浓度极高。雾霾促使中国政府设定严格目标，要求减少工业及其他来源的排放。
虽然这些排放管控措施似乎正在奏效，但12月和1月的雾霾仍在持续。因此，王宇航和同事邹玉飞、张玉忠及Ja-Ho Koo开始思考，是否还有其他因素在起作用。
反常的1月
中国没有长期空气质量测量数据，因此研究人员只能根据能见度测量和卫星数据拼凑估算值。为分析历史记录，他们创建了一个新的污染潜势指数（PPI），以气温梯度异常和地表风速作为通风状况的替代指标，用于评估中国东部的通风条件。
王宇航说：“我们计算出PPI并将其与能见度数据结合后，显而易见，2013年1月的情况远超此前至少三十年里出现过的任何情况。但那个1月排放量并没有变化，所以我们知道一定还有其他因素。”
华东平原由相互连通的盆地组成，西侧被山脉环绕，东侧面向海洋，其地形与受污染的南加州恰好相反。工业和车辆产生的污染物在冬季只能通过水平扩散或垂直混合作用有效清除；当这些过程无法带走停滞的空气时，污染就会积聚。似乎有某种因素阻碍了通风，使空气无法保持清洁。
研究人员随后考察了海冰、降雪、厄尔尼诺现象和太平洋涛动等气候特征。他们进行了主成分分析和最大协方差分析，发现中国上空的空气停滞状况与北极海冰有关——2012年秋季海冰面积降至历史最低——也与西伯利亚高纬地区的降雪有关，后者在当年冬季早些时候创下历史新高。随后，他们利用大气模型模拟，研究这些因素如何改变大尺度大气环流模式以及中国东部的污染物扩散通风状况。
“尽管各方努力减少排放，我们认为未来雾霾很可能还会持续。”
王宇航说：“海冰减少和降雪增加会削弱中国上空的气候态高压脊结构。这会使温度梯度和气压梯度变平，并使东亚冬季季风东移，导致风速下降，形成让中国空气更加停滞的大气环流。”
模型结果与观测一致：当年冬季韩国和日本异常寒冷，而中国东部异常温暖——这两种情况都表明冷中心发生了移动。
2017年冬季也出现了相同的因素：2016年9月北极海冰面积偏低，降雪量偏高，雾霾也很严重。王宇航说，随着全球气候变化扰乱大气的正常结构，这些因素可能会持续下去。
他说：“尽管各方努力减少排放，我们认为未来雾霾很可能还会持续。现在雾霾在一定程度上受到气候驱动，因此冬季情况可能不会有太大改善。排放已不再是造成这些状况的唯一因素。”
影响深远
王宇航希望利用中国空气质量监测网络的新数据继续这项研究。他说，全球气候变化的影响可能对中国而言独具特点，因为中国的地理条件使其对大气环流结构变化格外敏感。虽然这一问题目前表现为空气污染，但他表示，研究结果应促使中国继续应对气候变化。
他说：“极地变暖的迅速变化确实对中国造成了重大影响。这促使中国不仅继续减少空气污染物排放，也着眼于减少温室气体排放的可能性。我们的研究表明，减少温室气体有助于缓解冬季雾霾问题。”
这项研究由美国国家科学基金会大气化学计划和美国环保署“科学促成成果”（STAR）计划资助。该研究未经美国环保署审查，因此不一定反映美国环保署的观点，也不应据此推断美国环保署予以了官方认可。
