中高纬大气季节内振荡（ISO）对区域天气气候有着重要影响，是延伸期预报最重要的可预报来源之一。前人研究指出欧亚中高纬ISO与冬季的空气污染密切相关。然而，中高纬10−30天ISO对华北地区PM2.5浓度异常的具体影响是什么以及何种ISO相关的环流型更有利于该区域污染的增加仍需进一步研究。近期，杨双艳教授和硕士研究生刘雅舒等从气象因素出发，揭示了华北地区PM2.5浓度的季节内变化，并从季节内尺度和年际尺度揭示了冬季欧亚中高纬ISO对华北地区PM2.5浓度异常的影响。
研究结果表明，华北地区PM2.5浓度异常具有显著的10−30天周期（图1），东北亚的异常反气旋环流和地表气温、边界层高度等相关气象条件可以通过影响污染物的局地累积和吸湿增长条件影响该地区的污染事件。基于ISO位相的分析表明，在强ISO事件下更容易发生污染，有利于污染发生的环流型从位相2开始逐渐演变，并在位相3和4持续影响华北地区（图2）。位相2期间的环流最先引起地表气温上升，海平面气压下降，低层湿度增加等气象条件变化，从而有利于华北地区PM2.5的积累。此外，对欧亚中高纬ISO强度的年际变化及其对华北地区PM2.5浓度的影响的分析表明，在强ISO年，环流更强，向东南进一步传播，在蒙古地区反气旋环流影响下，有利的水汽条件和更稳定的大气使得华北地区空气污染增加。此研究能为提高空气污染的可预测性提供新线索，相关研究成果发表于《Climate Dynamics》期刊。
图1 （a）2014‒2021年冬季中国东部PM2.5平均浓度（单位: μg m−3）分布；（b）冬季PM2.5浓度异常（单位: μg m−3；去除高频分量和年循环及其前4个谐波）的标准差。（a−b）中方框表示华北地区。（c）华北地区区域平均的PM2.5浓度异常的功率谱分析。黑线为谱值，蓝线表示红噪声标准谱（红线）的0.05的显著性水平线
图2 ISO位相2下10‒30天滤波的（a）200hPa位势高度（阴影；单位：gpm）、水平风（矢量；单位：m s−1）异常；（b）500hPa位势高度（等值线；间隔为15gpm）、地表气温（阴影；单位：K）异常；（c）海平面气压（阴影；单位：Pa）、10米风场（矢量；单位：m s−1）异常从−6至+8天的演变。“−”（“+”）符号表示超前（滞后）位相2。方框表示华北地区
参考文献：
Yang SY, Liu YS, Zhu ZW, Qi YJ. (2023). Influence of the mid-high-latitude Eurasian ISO on PM2.5 concentration anomaly in North China during boreal winter. Clim Dyn, doi:101007/500382-023-07033-w.