论文标题：Evaluation of the influence of El Niño–Southern Oscillation on air quality in southern China from long-term historical observations (厄尔尼诺-南方涛动对我国南方空气质量的影响)

期刊：Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者：Shansi Wang (王珊斯) , Siwei Li (李四维) , Jia Xing (邢佳) , Jie Yang (杨洁) , Jiaxin Dong (董佳鑫) , Yu Qin (秦雨) , Shovan Kumar Sahu

发表时间：17 Jun 2021

DOI：10.1007/s11783-021-1460-0

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原文链接：

https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-021-1460-0

文章出版：Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(2): 26

原文信息

题目：

Evaluation of the influence of El Niño–Southern Oscillation on air quality in southern China from long-term historical observations

作者：

Shansi Wang (王珊斯) ¹, Siwei Li () (李四维) ^1,2, Jia Xing (邢佳) ³, Jie Yang (杨洁) ², Jiaxin Dong (董佳鑫) ¹, Yu Qin (秦雨) ⁴, Shovan Kumar Sahu ³

作者单位：

1 School of Remote Sensing and Information Engineering, Wuhan University, Wuhan 430079, China

2 State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University, Wuhan 430079, China

3 School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China

4 Map Institute of Guangdong Province, Guangzhou 510075, China

关键词：

El Niño–Southern Oscillation (厄尔尼诺-南方涛动)；Aerosol concentration (气溶胶浓度)；Aerosol particle size (气溶胶粒径大小)；Contribution separation (贡献分离)；Decadal trend (年代际趋势)；Southern China (中国南方)

文章亮点

• 利用遥感手段解析气候变化与大气污染的相互作用；

• 发现气溶胶时空分布的异常对应了ENSO引起的大气环流的各个阶段的异常；

• ENSO气候变化对气溶胶浓度的年际变化影响更大；

• 人为排放的变化决定了气溶胶浓度年代际变化趋势。

文章简介

厄尔尼诺-南方涛动ENSO (El Niño-South Oscillation) 作为热带太平洋海表温度年际变化的最强信号，近年来随着全球气候的变暖，ENSO事件的发生越来越频繁。这种重要的大尺度气候现象，会产生异常的大气环流，通过遥相关影响着中低纬度地区的气候。关于气候变化对空气污染的影响，目前针对中国南方地区的研究较少。

为更好地探究气候变化对大气污染时空分布和区域传输的作用，本研究基于卫星遥感数据对空气污染问题进行了定量化分析，利用遥感手段结合排放数据解析了气候变化与大气污染的相互作用。研究从2002到2020年间ENSO发展的全过程，从秋季的发展期开始，到冬季的成熟期，最后到春季的衰退期。

通过对卫星遥感数据的分析表明，我国南方地区的气溶胶分布伴随着ENSO发展的动态过程呈现有规律的变化，特征最强发生在ENSO峰值期的冬季，并且这种状态可以维持到次年春季。El Niño (厄尔尼诺) 发生时，我国南方地区的空气质量较好 (气溶胶光学厚度呈现负异常)，主要由于El Niño 带来的降水偏多，充沛的降水对气溶胶起到了湿清除的作用。反之， La Niña (拉尼娜)事件发生时，我国南方地区的降水偏少，空气质量较差 (气溶胶光学厚度呈现正异常)。从遥感得到的气溶胶粒径大小来看，El Niño事件发生时，气溶胶粒径偏大，表明更多气溶胶来自南海的海盐气溶胶大颗粒。主要归因于ENSO引起的异常的大气环流，表现在异常的南风增强。此现象不仅发生在地表，还发生在对流层底层850hPa和中层500hPa高度上。850hPa上，El Niño引起的西北太平洋反气旋显著增强了南风；500hPa位势高度上，东亚大槽的削弱显著减弱了东亚冬季风 (偏北风)，这些异常的大气环流都增强了南风。反之，La Niña事件发生时，异常的大气环流将会增强偏北风，给南方带来更多北方城市的气溶胶细颗粒。

通过对长时序卫星遥感数据的分析，结合清华大学编制的ABaCAS排放清单，研究发现，长期的年代际变化趋势主要是由人为排放因素所驱动 (占比64.2%)，而气溶胶每年的变化则是由自然因素所决定 (占比70.5%)。研究结果能为气候变化下的大气污染政策调控提供很好的支持。

图1 摘要图

编者点评

大气污染的治理过程是长期、复杂且艰巨的，过去我国已大力削减了污染源的排放，积极改善了环境空气质量。未来要进一步增强节能减排的效益和促进环境空气质量地持续改善，则应当更加重视全球气候变化以及其应对措施下的影响。这篇研究利用卫星遥感手段定量化解析了气候变化与大气污染的相互作用，为气候变化环境下的大气污染及策略研究带来了新思路和方向。在卫星不断增多及相应的大气污染物遥感产品越来越完善的现今，该研究提供的思路和结果能对提高气候风险意识，调整政策，开展大气污染协同综合治理提供更多科学依据和数据支持。

编者简介

卢琦，女，24岁，湖南大学环境科学与工程学院2019级环境科学与工程专业硕士生，导师为王冬波教授，研究方向为污泥资源化利用。

摘要

Previous studies demonstrated that the El Niño–Southern Oscillation (ENSO) could modulate regional climate thus influencing air quality in the low-middle latitude regions like southern China. However, such influence has not been well evaluated at a long-term historical scale. To filling the gap, this study investigated two-decade (2002 to 2020) aerosol concentration and particle size in southern China during the whole dynamic development of ENSO phases. Results suggest strong positive correlations between aerosol optical depth (AOD) and ENSO phases, as low AOD occurred during El Niño while high AOD occurred during La Niña event. Such correlations are mainly attributed to the variation of atmospheric circulation and precipitation during corresponding ENSO phase. Analysis of the angstrom exponent (AE) anomalies further confirmed the circulation pattern, as negative AE anomalies is pronounced in El Niño indicating the enhanced transport of sea salt aerosols from the South China Sea, while the La Niña event exhibits positive AE anomalies which can be attributed to the enhanced import of northern fine anthropogenic aerosols. This study further quantified the AOD variation attributed to changes in ENSO phases and anthropogenic emissions. Results suggest that the long-term AOD variation from 2002 to 2020 in southern China is mostly driven (by 64.2%) by the change of anthropogenic emissions from 2002 to 2020. However, the ENSO presents dominant influence (70.5%) on year-to-year variations of AOD during 2002–2020, implying the importance of ENSO on varying aerosol concentration in a short-term period.

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