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大气环流和人为污染对新冠病毒传播的影响

已有 2629 次阅读 2022-8-22 20:28 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

大气环流和人为污染对新冠病毒传播的影响

吉林大学：杨学祥，杨冬红

大气环流有利于亚洲棕云远距离传播

据2017年新闻报道，大气污染排行榜的最糟糕的10个城市分别来自伊朗、印度、巴基斯坦、埃及、蒙古国等国家，其中伊朗胡齐斯坦省首府阿瓦士以0.372毫克/立方米的浓度，排倒数第一。

笼罩在南亚大部分地区的“亚洲棕云”处于赤道低纬度地区，在热气流的上升过程中向高纬度地区漂移，在北纬30度下沉（见图1）。一部分向南运动形成东风带，影响我国的南部省份，维持低纬度亚洲棕云的稳定存在(这是我国南方雾霾增强的原因，多在北风作用下形成，往往误以为是北方雾霾南移),；另一部分向北运动，形成西风带，影响我国北部省份、蒙古、日本、南韩和朝鲜(这是我国北方,特别是京津冀雾霾增强的原因，多在南风作用下形成，误以为南方雾霾北移)。由于纬度圈的周长随纬度的增大而缩小，所以污染物从低纬度到高纬度是一个浓度增大的过程，从高纬度到低纬度是浓度减少的过程。北纬30度线以北地区是污染物集中的地区，如兰州、太原、乌鲁木齐、北京、济南、西宁、西安、沈阳、合肥、成都、武汉、石家庄、杭州、天津、郑州、南京、银川、重庆等城市（见表2）。

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大气环流使北纬30度线以北地区是污染物集中的地区，如兰州、太原、乌鲁木齐、北京、济南、西宁、西安、沈阳、合肥、成都、武汉、石家庄、杭州、天津、郑州、南京、银川、重庆等城市（见表2）。京津冀地区首当其冲。这非常符合中国严重雾霾的实际分布（见图2）。根据图1，京津冀地区的“亚洲棕云”是从天而降。2016年12月20日20时-21日15 时全国AQI指数实况图（黑粗线为北纬30度线）表明，北纬30度线以北盆地和平原地区是中国严重雾霾区（见图2）。表2 中国主要城市PM10值（2011）排名以杭州为界，符合这一规律。

美国气候中心（NOAA）预测：拉尼娜现象或持续到今年冬季，这意味着“三重”拉尼娜正在形成。拉尼娜是一种自然气候现象，说明海洋上空的沃克环流在增强，气流在增强会影响到气候，尤其是到了冬季，会放大寒潮的影响，“三重”拉尼娜指的是连续三年的拉尼娜，2020年，2021年和2022年。如果“三重”拉尼娜真的形成了，这将是73年以来第四个“三重”拉尼娜，很少见，今年冬季有可能会更冷，今年夏季很热，而今年冬季很冷，看来2022气候真的有些异常。

历史上连续三年拉尼娜现象只有三次，分别是1998-2001年、1983-1986年、1973-1976年，而中国气象局召开新闻发布会，国家气候中心副主任肖潺表示，在多数拉尼娜事件次年夏季，东亚夏季风易偏强，西太平洋副热带高压易偏北，我国北方地区降水偏多的可能性较大。

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https://www.163.com/dy/article/HEMEDKG805299DNE.html?f=post2020_dy_recommends

https://www.163.com/dy/article/HERJVS4V0512KFEI.html

沙尘云团和亚洲棕云携带病毒远距离传播

2006年，美国《发现》月刊刊文指出，国际悬浮微粒表征实验考察了2001年跨越太平洋的沙尘云团的轨迹和矿物成分，研究结果显示，沙尘还携带着污染物，包括煤烟和酸性气体等，沙尘可能会携带杀虫剂、除草剂、放射性同位素和重金属等。文章还说，沙尘所载的细菌、病毒和真菌在绕地球半周后仍然可以存活。

http://xj.people.com.cn/n/2014/0404/c188514-20926942-2.html

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据报道，沙尘暴对人类直接的侵害已经超过了它对环境的破坏。特别是对大型传染性疾患的传播，它已从推波助澜、助纣为虐升级为大打出手的急先锋了。最生动的例证就是口蹄疫在英国的登陆。沙尘暴使非洲北部沙漠里的口蹄疫病毒会在一周内浩浩荡荡地跨越大西洋，稳稳当当地落在英国的牛栏里，并在半月内横扫欧洲，致使数百万头牛被宰杀、焚烧、掩埋。在1/4茶匙的尘埃中能携带几百万甚至几亿个微生物，就连成群蚱蜢都能在尘云穿越大西洋的过程中存活下来[9]。在非禽流感疫区和非候鸟迁徙路线地区发生的人感染禽流感事件，可以由沙尘暴的远距离传播来解释。

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大气环流给出病毒传播路线

笼罩在南亚大部分地区的“带病毒亚洲棕云”处于赤道低纬度地区，在热气流的上升过程中向高纬度地区漂移，在北纬30度下沉（见图1）。

一部分向南运动形成东风带，影响我国的南部省份，维持低纬度亚洲棕云的稳定存在(这是我国南方带病毒雾霾增强的原因，多在北风作用下形成，往往误以为是北方带病毒雾霾南移)；

另一部分向北运动，形成西风带，影响我国北部省份、蒙古、日本、南韩和朝鲜(这是我国北方,特别是京津冀带病毒雾霾增强的原因，多在南风作用下形成，误以为南方带病毒雾霾北移)。

由于纬度圈的周长随纬度的增大而缩小，所以污染物从低纬度到高纬度是一个浓度增大的过程，从高纬度到低纬度是浓度减少的过程。北纬30度线以北地区是污染物集中的地区，如兰州、太原、乌鲁木齐、北京、济南、西宁、西安、沈阳、合肥、成都、武汉、石家庄、杭州、天津、郑州、南京、银川、重庆等城市（见表2）。

由此可见，印度疫情峰值是低纬度东北信风带增强的结果，将中纬度国家的病毒带到赤道；日韩疫情峰值是中纬度西风带增强的结果。通过哈得来环流，印度的病毒可以上升到赤道高空，在北纬30度落下，影响北纬30度南北两侧的国家，包括日本、韩国和中国。

三重拉尼娜时期流感大流行集中发生

1973-1976年三重拉尼娜时期

1977年1月在苏联出现并流行。1978年1月”俄罗斯流感”开始在美国在校学生及征募的新兵中暴发流行。“饿罗斯流感”大大不同以往历发流感。引发此次流感流行的致病病毒为 1950年流行的H1N1病毒株的变异体。因此，在该病毒株流行期生活过的人，即出生于1957年前的人对于1977年～1 97日年再次出现的甲型流感病毒H1N1病毒株感染具有免疫力和抵抗力，所以成年人均为轻微感染而青少年发病率很高。

1983-1986年三重拉尼娜时期

1988年～1999年在英国发生的流感使医院内人满为患，病床短缺手术床被占用，手术被迫取消。

1998-2001年三重拉尼娜时期

1999年11月～2000年4月，欧、美、亚三洲均发生了中度以上的流感暴发流行，其中最严重的为法国，流行高峰时发病童达661/10万，发流行的毒株仍然是H3N2亚型。

1 998和 2 0 0 1年冬季是我国北方地区流感大流行期。

2003年，全球各地爆发禽流感疫情。根据世界卫生组织记录，自2003年12月26日至2005年10月24日，全世界共报告121人感染H5N1禽流感病毒，其中62人死亡。所有报告出现人感染病例的国家中，越南共计91人感染，其中41人死亡；泰国共19人感染，其中13人死亡；印度尼西亚共七人感染，其中四人死亡；柬埔寨共四人感染，全部死亡。

关键就在2020、2021、2022年“三重拉尼娜”的影响。

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污染排名给出疫情严重国家

印度大部分国土上空的“大气棕云”对国家按照PM10浓度的排名有重要影响。排行榜的最糟糕的10个城市分别来自伊朗、印度、巴基斯坦、埃及、蒙古国等国家，其中伊朗胡齐斯坦省首府阿瓦士以0.372毫克/立方米的浓度，排倒数第一[2,4]

据网上资料报道，和全球其他国家比起来，中国城市的PM10指数整体偏高。在91个国家按照PM10浓度的排名中，中国排第76位，其PM10浓度平均值为每立方米0.098毫克，摘得头筹的是欧洲国家爱沙尼亚，PM10浓度仅为0.011毫克/立方米，而在其后，毛里求斯、加拿大、澳大利亚、新西兰、爱尔兰、卢森堡、不丹、摩纳哥、美国、芬兰分列第2至11位，其PM10浓度均未超过0.02毫克/立方米。

印度污染排名和疫情排名都是全球第二位，这应该不是巧合。

赋诗一首

病毒：大风送我上青云

病毒本无家，

何以到天涯？

不仅车船载，

更有大风刮。

车船人有数，

大风过万家：

你设千里障，

我过百重卡，

消毒观风向，

防疫防尘沙。

太阳风暴好，

自古是绝杀。

参考文献

1．康杜娟. 王会军. 中国北方沙尘暴气候形势的年代际变化[J]。中国科学D辑，2005, 35 (11): 1096-1102

2. 杨冬红，杨学祥。流感世界大流行的气候特征。沙漠与绿洲气象。2007，1（3）：1-8。

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“亚洲棕云”是中国雾霾加重的主要外部条件

已有 3943 次阅读 2017-1-9 17:43 |个人分类:科技创新|系统分类:论文交流| 大气环流, 亚洲棕云, 北纬30度线, 雾霾路线图

“亚洲棕云”是中国雾霾加重的主要外部条件

杨学祥，杨冬红

网友王铮最近指出，中国雾霾与著名的大气褐色云团（英文缩写ABC,又称亚洲褐色云团，或者亚洲褐云）是不是有联系呢？我看是有，中国雾霾可能是亚洲褐色云团引起的，或者说是它的发展、演变移动。这是我的推测。写了出来，供学者们讨论，可以说求教以高明。博友可以批评，不欢迎“打横炮”。

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我们在2013年连续发表多篇博文讨论过这一问题，现在借王老师的东风，陈述一下我们的观点，支持王老师的推测。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-748826.html

http://bbs.sciencenet.cn/blog-2277-750674.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-751267.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-660678.html

http://bbs.sciencenet.cn/blog-2277-748420.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-665779.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-747141.html

我们在2013年2月9日指出，日本西部多地近日空气中的PM2.5数值超标，被认为是受中国北方雾霾天气殃及。据共同社2013年2月4日报道，地理上离中国最近的日本福冈县被认为是此次“越界污染”的“重灾区”，该县5日起将在全县设立10个PM2.5浓度观测点，并在政府网上进行实时公布，以平息民众焦虑。NHK电视台4日援引日本环境省的声明称，来自中国的污染物质“顺风飘到”日本的可能性“非常高”，“中国北方的天气污染尚未完全解除，日本方面需要高度警戒”[1]。

来自中国的污染物质“顺风飘到”日本的可能性不可能是一个孤立事件，这意味着中国的污染也有外来的因素：因为污染物上千里的顺风漂移，不能只限于纬向运动，还会有径向运动。

印度大部分国土上空的“大气棕云”

联合国2002年8月12日发表的一份报告显示，一团因严重空气污染而形成的棕色“乌云”正笼罩在南亚地区上空，并威胁着该地区的经济发展和数百万居民的身体健康。更为严重的是，这块被科学家们称为“亚洲棕云”的云团还有蔓延到其他地区的趋势，因此引起了有关人士的关注。

报告说，在从阿富汗到斯里兰卡的南亚大部分地区，“亚洲棕云”犹如一杯混合着灰尘、酸、浮质和其他微粒的有毒鸡尾酒从天而降，改变了该地区的降雨类型，破坏了农业生产。

“亚洲棕云”的罪行除了改变降雨类型外，它还能制造酸雨，破坏农作物和树木的生长，导致成百上千的人患上呼吸道疾病。诺贝尔奖得主保罗·克鲁岑和200多名科学家一起参与了“亚洲棕云”的研究。他说，印度每年有200万人死于大气污染。“如果这一现状继续下去，后果将不堪设想。”

联合国环境规划署执行主任特普费尔认为：其实这是我们人类自己酿下的苦果。据分析，这团“亚洲棕云”的形成80%是由人为因素造成的，它的有毒成分大多是人类向大气中排放的，如来自森林大火和农业废物燃烧的有毒气体、向空气中大量排放的汽车尾气、越来越多的工业和能源基地燃料燃烧所释放的毒气以及从千家万户的低效炊具中冒出来的烟雾。　

特普费尔指出，考虑到“亚洲棕云”现在正以一定速度移动这一现象，这个问题不仅仅是亚洲国家的问题，也是全球性问题，也使即将在南非约翰内斯堡举行的联合国可持续发展首脑会议地球峰会增添了一个议题[5]

全球变暖和永久悬浮在印度大部分国土上空的“大气棕云”(atmospheric brown cloud)已经导致农作物歉收[6]。

大气环流导致的污染物循环

图1 大气环流导致的污染物：东风带和西风带以及径向南北运动（网络图片）

气体污染物的扩散主要与对流层气体运动有关。吸收太阳辐射热量所在空间的温度和高度控制了对流层的气体密度和气压。一般在空气受热强的地区，形成低密度的低压区；而在受热弱的地区，形成高密度的高压区。在近地面水平方向上，赤道地区为低压区，两极地区为高压区；在垂直方向上，靠近地面的热空气为低压区，高空冷空气为高压区。气压的不均匀性导致气体运动，形成大气环流。受这一规律控制，一般空气在地面从两极流向赤道，在高空则从赤道流向两极。实际的气流分布并不这样简单，除赤道和两极外，还出现了30^o、35^o和60^o三个特征纬度，表明太阳能量分布差异不是大气环流形成的唯一因素[5]。上述计算表明，气流分布出现了0 ^o、30^o、35^o、60^o和90^o五个特征纬度，与潮汐形变引起的地球扁率变化以及相关纬度大气的自转速度变化相关[7]。

国家按照PM10浓度的排名

　　表1 世界主要城市PM10值（2008,2009）

而在中国的周边国家中，日本的PM10浓度以0.021毫克/立方米排第14位，泰国以0.041毫克/立方米排第46位，韩国以0.061毫克/立方米排第64位，孟加拉国以0.12毫克/立方米排第81位，蒙古国则以0.279毫克/立方米排末位。

根据国内城市的PM10浓度排行榜也是大致吻合其国家排名，加拿大城市怀特霍斯以PM10浓度0.003毫克/立方米在近1100个城市中排榜首，即浓度最低。而在PM10浓度最低的10个城市，有9个都是加拿大城市，唯有排名第5的是美国加州城市克利尔雷克。而该排行榜的最糟糕的10个城市分别来自伊朗、印度、巴基斯坦、埃及、蒙古国等国家，其中伊朗胡齐斯坦省首府阿瓦士以0.372毫克/立方米的浓度，排倒数第一[2,4]。