全球變暖背景下極端高溫與復合型大氣污染預測和應對.pdf

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1、全球變暖背景下極端高溫與復合型大氣全球變暖背景下極端高溫與復合型大氣污染預測與應對污染預測與應對高蒙高蒙香港浸會大學地理系香港浸會大學地理系2013年8月31日，上海第十一屆長三角空氣質量管理技術研討會第十一屆長三角空氣質量管理技術研討會全球變暖與熱浪全球變暖與熱浪2022年7月13日，歐洲、非洲和亞洲大部分地區出現破紀錄的極端熱浪（NASA）2023年7月的溫度比歷史任何其他7月都高0.24 C，比 1951-1980平均高1.18 C（NASA）中國氣候變化藍皮書20232022年7月20日，斯洛文尼亞-意大利邊境的大火“救命”的空調在很多國家不夠用（Sherman et al.2022）

2、干旱、食品安全熱浪的危害熱浪的危害死亡人數在熱浪天的顯著增加持續的高壓系統影響Lu et al.,2019熱浪與空氣污染熱浪與空氣污染CAMS預測2022年7月19日高臭氧濃度熱浪多途徑影響空氣污染發展北美東部臭氧、顆粒物與溫度復合極端事件Schnell and Prather,2017Lu et al.,2018;Zhai et al.,2018我國不同的污染特征顆粒物下降但是臭氧不斷升高的趨勢熱浪與空氣污染的復合事件熱浪與空氣污染的復合事件氣候變化緊密關聯空氣污染全球變暖下全球變暖下全球熱浪的頻率、強度和持續時間將進一步增加 熱浪與空氣污染復合極端事件的歷史趨勢熱浪與空氣污染復合極端事件的

3、歷史趨勢 同時暴露在復合極端事件下的交互健康影響同時暴露在復合極端事件下的交互健康影響 復合極端事件發生的季節性預測復合極端事件發生的季節性預測 世紀尺度下未來的復合極端事世紀尺度下未來的復合極端事件與應對件與應對氣候變化緊密關聯空氣污染全球變暖下全球變暖下全球熱浪的頻率、強度和持續時間將進一步增加 熱浪與空氣污染復合極端事件的歷史趨勢熱浪與空氣污染復合極端事件的歷史趨勢 同時暴露在復合極端事件下的交互健康影響同時暴露在復合極端事件下的交互健康影響 復合極端事件發生的季節性預測復合極端事件發生的季節性預測 世紀尺度下未來的復合極端事世紀尺度下未來的復合極端事件與應對件與應對Exceedance

4、 days:Tw 25C，PM2.5 75 g/m3,8-hour maximum daily O3(MDA8)160 g/m3Xiao et al.,BAMS,20222013-2020年間濕球溫度、臭氧與年間濕球溫度、臭氧與PM2.5超標天數的變化超標天數的變化相對 濕度對體感 溫度的影響Xiao et al.,BAMS,2022Twand O3co-extremes increased by 7.0%in BTH,higher than the percentage increase of each at 0.9%and 5.5%,respectively(a)Tw and O3,(b)

5、PM2.5 and O3,(c)Tw and PM2.5,Tw,and(d)PM2.5 and O3溫度、臭氧與溫度、臭氧與PM2.5超標共同發生天數的變化超標共同發生天數的變化同時暴露于空氣污染和熱浪是否會放大健康影響，超出獨立影響的總和？氣候變化緊密關聯空氣污染全球變暖下全球變暖下全球熱浪的頻率、強度和持續時間將進一步增加 熱浪與空氣污染復合極端事件的歷史趨勢熱浪與空氣污染復合極端事件的歷史趨勢 同時暴露在復合極端事件下的交互健康影響同時暴露在復合極端事件下的交互健康影響 復合極端事件發生的季節性預測復合極端事件發生的季節性預測 世紀尺度下未來的復合極端事世紀尺度下未來的復合極端事件與應對

6、件與應對Mean SD,n(%)VariableTotalTerm birthPreterm birthP(n=103040)(n=96652)(n=6388)MothersAge(years)30.7(5.0)30.7(5.0)31.2(4.9)0.001Pre-pregnancy BMI(kg/m2)21.8(3.6)21.8(3.6)22.1(3.7)0.001Gestational age(days)274.6(11.8)276.6(7.9)243.7(16.5)0.001Ethnicity0.16Han85943(83.4)80574(83.4)5369(84.0)Others170

7、97(16.6)16078(16.6)1019(16.0)Education0.001Middle High school or lower56125(54.5)52416(54.2)3709(58.1)Higher education46915(45.5)44236(45.8)2679(41.9)Annual family income(CNY)0.001=40000010273(10.0)9704(10.0)569(8.9)Environmental tobacco exposure41270(40.1)38632(40.0)2638(41.3)0.037Working time(hour

8、s/week)39.9(10.9)39.9(11.0)39.6(10.6)0.037Sex of newborn(Boys)53650(52.1)50085(51.8)3565(55.8)0.001Environmental factorsUse of air purifier(yes)23132(22.4)21821(22.6)1311(20.5)0.001Close to main road(yes)32685(31.7)30670(31.7)2015(31.5)0.764Noise disturbance(yes)5924(5.7)5558(5.8)366(5.7)0.966PM2.5(

9、g/m3)a37.7(17.9)37.8(17.7)36.2(20.6)0.001O3(g/m3)a62.2(26.4)62.4(26.2)59.1(29.7)0.001NO2(g/m3)a31.6(11.8)31.7(11.6)30.2(13.8)0 indicating the combined effects were higher than that of each exposure alone定定義與統計分析義與統計分析Xiao et al.,ERL,2023Exposures in late pregnancy showed the most significant impact

10、on PTBU-shaped link between air pollutants and PTB.More prominent patterns were observed in associations with temperature.exposure to both heat and cold temperature extremes could increase the risks of PTBHigher exposure,higher risk increasing rateXiao et al.,ERL,2023孕晚期暴露重要性孕晚期暴露重要性Synergistic effe

11、cts were detected for PM2.5High Temperature(HT),O3HT and O3Low Temperature(LT).PM toxicity might increase with higher temperatureO3 could increase oxidative and inflammatory stress,acting synergistically with low and/or high temperature extremesa Adjusted for maternal age,ethnicity,education,income,

12、environmental tobacco exposure,residential proximity to main roads and domestic use of air purifier.Relative excess risk(RERI,95%CI)and attributable proportion(AP,95%CI)due to interaction of temperature and air pollutant exposure on preterm birth.RERI(95%CI)AP(95%CI)VariableAdjustedaCrudeAdjustedaCr

13、udePM2.5HT0.11(0.07,0.14)0.06(0.03,0.10)0.10(0.07,0.14)0.06(0.03,0.10)O3LT0.16(0.12,0.20)0.13(0.09,0.17)0.17(0.13,0.21)0.13(0.10,0.17)O3HT0.07(0.03,0.10)0.07(0.04,0.11)0.07(0.03,0.10)0.07(0.03,0.10)交互健康影響交互健康影響Xiao et al.,ERL,2023我們能否預見或預測空氣污染和熱浪的共同發生以避免交互健康損傷？氣候變化緊密關聯空氣污染全球變暖下全球變暖下全球熱浪的頻率、強度和持續時間將進

14、一步增加 熱浪與空氣污染復合極端事件的歷史趨勢熱浪與空氣污染復合極端事件的歷史趨勢 同時暴露在復合極端事件下的交互健康影響同時暴露在復合極端事件下的交互健康影響 復合極端事件發生的季節性預測復合極端事件發生的季節性預測 世紀尺度下未來的復合極端事世紀尺度下未來的復合極端事件與應對件與應對理解復合事件的共同發生意義重大理解復合事件的共同發生意義重大 生態環境部標準:MDA8 O3 160 g m-3 中國氣象局熱浪定義:daily maximum T2m 35 C for at least three consecutive days When both heat wave and O3 pol

15、lution occurred on the same day,that day was recorded as one co-occurrence dayco-occurrence happens predominately(80%)on heat wave days,while the share in all O3 pollution days is 50%Gao et al.,PNAS,2023EOF分解去趨勢的分解去趨勢的2005-2021年間月熱浪、臭氧復合事件年間月熱浪、臭氧復合事件 First three modes contribute 36%,8%and 6%to the

16、total EOF1:dipole feature,negative NCP but positive Yangtze River Basin Opposite values between June and July-August,location of the rain beltGao et al.,PNAS,2023SLP,Z500,winds and SST異常與異常與主成主成分的回歸分的回歸 PC1:weakened Western Pacific Subtropic High(WPSH)but strengthened North Pacific Subtropic High(NP

17、SH)Modulates winds north and south of 30N,leading to enhanced moisture transported to the NCP but weakened to the YRB.Gao et al.,PNAS,2023Precipitation is enhanced in the NCP but decreased in the YRBGao et al.,PNAS,2023降水和向下短波輻射降水和向下短波輻射異常與異常與主成主成分的回歸分的回歸 CESM模型耦合實驗模型耦合實驗 Warming in the West India O

18、cean and associated northward WPSH Warming in the Ross Sea and associated Southward WPSH Associated with decomposed modes,four sets of simulations were designed with SST in spring,namely CESMctrl,CEMSwp,CESMwi and CESMRoss.CESMctrl was the control case that forced with SST data from monthly varying

19、climatology.Gao et al.,PNAS,2023=0+1+2+3+4 Gao et al.,PNAS,2023季節季節性預測模型的構建性預測模型的構建海溫的記憶性氣候變化緊密關聯空氣污染全球變暖下全球變暖下全球熱浪的頻率、強度和持續時間將進一步增加 熱浪與空氣污染復合極端事件的歷史趨勢熱浪與空氣污染復合極端事件的歷史趨勢 同時暴露在復合極端事件下的交互健康影響同時暴露在復合極端事件下的交互健康影響 復合極端事件發生的季節性預測復合極端事件發生的季節性預測 世紀尺度下未來的復合極端事世紀尺度下未來的復合極端事件與應對件與應對本世紀末的情形？本世紀末的情形？Bias-correct

20、ed CMIP6 global dataset for dynamical downscaling of the historical and future climate(19792100),Xu et al.,2021WRF-Chem downscalingPresent day:2010-2014,five yearsFuture:2096-2100,five years SSP 245:Middle of the Road(Medium challenges to mitigation and adaptation)SSP 585:Fossil-fueled Development T

21、aking the HighwayGao et al.,under review不同氣候模式的未來預估存在較大差異模型驗證模型驗證2013-2014Gao et al.,under review不同SSP情景排放的變化China:SO2,NOx,VOCs,OC much lower than present day for both SSP245 and SSP585India:SO2,VOCs,OC much lower than present day for both SSP245 and SSP585NOx close to present dayGao et al.,under re

22、view濕球溫度未來變化濕球溫度未來變化Frequency(days/year)mean duration(number of consecutive days)relative intensity(severity above the threshold)present SSP245 SSP 585 Gao et al.,under reviewpresent SSP245 SSP 585 Frequencymean durationrelative intensityPM2.5未來變化未來變化Gao et al.,under reviewpresent SSP245 SSP 585 Fre

23、quencymean durationrelative intensity臭氧臭氧未來變化未來變化Gao et al.,under reviewTw&PMTw&O3Tw&PM&O3present SSP245 SSP 585 大氣污染與熱浪復合事件未來趨勢大氣污染與熱浪復合事件未來趨勢Although levels of PM and Ozone will decline by the end of century due to emission control,co-occurrences of stressors will increase,particularly in populous NCP and IGPGao et al.,under review氣候變化緊密關聯空氣污染全球變暖全球變暖下下污污染防控的挑戰染防控的挑戰全球熱浪的頻率、強度和持續時間將進一步增加年年均濃度下降，極端污染仍然可能發生均濃度下降，極端污染仍然可能發生復復合極端事件應當引起重視合極端事件應當引起重視