Contaminación del aire: ¿el lado más limpio del cambio climático? – La red social

Correo electrónico: cpwebber@pgr.reading.ac.uk

La contaminación del aire es un problema global importante, y la Organización Mundial de la Salud recientemente vinculó 1 de cada 8 muertes globales a este problema invisible. Digo invisible, lo que la contaminación del aire puede parecer es un problema casi invisible. Mi doctorado analiza algunos de los mayores contaminantes del aire, el material particulado PM10, que todavía es solo 1/5el el ancho de un cabello humano de diámetro!

Mi proyecto analiza si la concentración de PM10 en el Reino Unido en invierno (diciembre a febrero) ([PM10]) los eventos de excedencia cambiarán en frecuencia o composición en un clima futuro. Para responder a esta pregunta, se requiere un modelo climático de última generación. Este modelo simula solo la atmósfera y es una iteración del modelo Met-Office HADGEM3. La simulación climática modela un futuro 2050 bajo el escenario de emisiones RCP8.5, el escenario de mayor emisión de gases de efecto invernadero considerado en IPCC-AR5 (Riahi et al., 2011).

En un intento de modelar PM10 en el modelo climático (una hazaña compleja, actualmente asignada al modelo UKCA acoplado), hemos idealizado el problema, haciendo que los resultados sean mucho más fáciles de entender. Hemos emitido trazadores químicamente inertes en el modelo, que representan las fuentes clave de PM10 en toda Europa continental y el Reino Unido. Las regiones de origen identificadas fueron: Oeste de Polonia, Po Valley, BENELUX y el Reino Unido. Si bien se demostró que los trazadores modelados replican bien el PM10 observado, aunque con fuentes inevitables de variabilidad perdida, se usaron principalmente para identificar los regímenes de flujo sinóptico que influyen en el Reino Unido. La motivación de este trabajo es determinar si los regímenes de flujo que influyen en el Reino Unido durante los episodios de PM10 en el Reino Unido cambian en un clima futuro.

Como no podemos replicar con precisión los datos observados en el Reino Unido [PM10] dentro del modelo, necesitamos generar un proxy para el Reino Unido [PM10] episodios Elegimos identificar las condiciones meteorológicas sinópticas (escala sinóptica ~ 1000 km) que dan como resultado episodios de contaminación del aire en el Reino Unido. Encontramos que el fenómeno del bloqueo atmosférico en los meses de invierno, en la región del Atlántico nororiental/europeo, proporciona las condiciones perfectas para la acumulación de PM10 en el Reino Unido. En el invierno del hemisferio norte, Rossby Wave Breaking (RWB) es el precursor predominante del bloqueo atmosférico (Woollings et al., 2008). RWB es el vuelco meridional de las masas de aire en la troposfera superior, de modo que el aire cálido/frío se advecta hacia el polo/ecuador. El diagnóstico elegido para detectar RWB es la temperatura potencial (θ) en la superficie de vorticidad potencial = 2 unidades de vorticidad potencial, también denominada tropopausa dinámica. Las ventajas de utilizar este diagnóstico para detectar RWB se han descrito en la primera publicación de este estudio; Webber et al., (2016). La Figura 1 ilustra este mecanismo y la métrica utilizada para diagnosticar RWB, BI, presentada por Pelly y Hoskins (2003).

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Fig. 1: un esquema de Rossby Wave Breaking, rompiendo en el sentido de las agujas del reloj (anticiclónico). El contorno negro representa un contorno θ en la superficie 2PVU, también denominada tropopausa dinámica. El sombreado de color representa anomalías θ, siendo rojo/azul anomalías θ cálidas/frías. La métrica utilizada para identificar RWB se muestra como la métrica BI y es la media de θ en los 15 grados de latitud al norte restada por la del sur del centro de vuelco (punto negro).

En la Fig. 1, el aire caliente se transporta hacia el norte y el aire frío hacia el sur. Este mecanismo genera un anticiclón al norte del centro de vuelco (círculo negro en la Fig. 1) y un ciclón al sur. Si el anticiclón al norte se vuelve cuasi estacionario, se forma un anticiclón de bloqueo, que ha demostrado generar condiciones favorables para la acumulación de PM10.

Para determinar si existe un cambio en la frecuencia RWB, debido al cambio climático (un incremento climático), se debe tomar la diferencia en la frecuencia RWB entre dos simulaciones. El primero de ellos es una simulación actual de ejecución libre, que nos proporciona la representación de modelos de una atmósfera actual. La segunda es una simulación de intervalo de tiempo futuro, representativa del año 2050. La Figura 2 muestra la diferencia entre las dos simulaciones, con valores positivos que representan un aumento en la frecuencia de RWB en un clima futuro. La región de contorno negro corresponde a la región donde la ocurrencia de RWB aumenta significativamente Reino Unido [PM10].

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Fig. 2. Incremento climático en la frecuencia RWB, con sombreado rojo/azul que representa un aumento/disminución en la frecuencia RWB en un clima futuro. El contorno negro grueso representa la región donde la aparición de RWB aumenta significativamente la media del Reino Unido. [PM10].

Las anomalías de frecuencia RWB dentro de la región de contorno negro son de suma importancia dentro de este estudio. Predominantemente, la anomalía de frecuencia RWB, dentro del contorno negro, puede describirse como una anomalía de frecuencia negativa. Sin embargo, también existen anomalías de frecuencia RWB heterogéneas dentro de la región contorneada. Lo que se muestra es que existe una tendencia a que RWB ocurra más al norte y al este en un clima futuro. Estos cambios en las regiones de ocurrencia de RWB influyen en un cambio en los regímenes de flujo resultantes que influyen en el Reino Unido.

Se analizaron los cambios climáticos en los regímenes de flujo, sin embargo, solo para el subconjunto más destacado de eventos RWB. RWB se puede subdividir en RWB ciclónico y anticiclónico (CRWB y ACRWB respectivamente) y ambos tienen impactos bastante diferentes en el Reino Unido. [PM10] (Webber et al., 2016). Los eventos ACRWB son el subconjunto RWB más prominente dentro de la región del Atlántico nororiental/Europa (Weijenborg et al., 2012). La Figura 1 representa ACRWB, con un vuelco que ocurre en el sentido de las agujas del reloj alrededor del centro del vuelco y estos eventos se analizaron para los cambios climáticos en los regímenes de flujo resultantes.

El análisis de los cambios de régimen de caudales climáticos proporciona el resultado más interesante de este estudio. Encontramos que existe un aumento significativo (p

Referencias

Gehring, U., Gruzieva, O., Agius, RM, Beelen, R., Custovic, A., Cyrys, J., Eeftens, M., Flexeder, C., Fuertes, E., Heinrich, J., Hoffmann , B., deJongste, JC, Kerkhof, M., Klümper, C., Korek, M., Mölter, A., Schultz, ES, Simpson, A., Sugiri, D., Svartengren, M., von Berg, A., Wijga, AH, Pershagen, G. y Brunekreef B.: Exposición a la contaminación del aire y función pulmonar en niños: el proyecto ESCAPE. Previsión de salud infantil, 121,
1357-1364, doi:10.1289/ehp.1306770, 2013.

Pelly, J. L y Hoskins, BJ: Una nueva perspectiva sobre el bloqueo. J. Atmos. Sci, 50, 743-755, doi: http://dx.doi.org/10.1175/1520- 0469(2003)0602.0.CO;2, 2003.

Riahi, K., Rao S., Krey, V., Cho, C., Chirkov, V., Fischer, G., Kindermann, G., Nakicenovic, N. y Rafaj, P.: RCP 8.5: un escenario de comparativamente altas emisiones de gases de efecto invernadero. Cambio Climático, 109, no. 1-2, 33-57, doi: 10.1007/s10584-011-0149-y, 2011.

Webber, CP, Dacre, HF, Collins, WJ y Masato, G.: El impacto dinámico de la ola de Rossby rompiendo sobre la concentración de PM10 en el Reino Unido. atmósfera química y Phys. Discutir, doi; 10.5194/acp-2016-571, 2016.

Weijenborg, C., de Vries, H. y Haarsma, RJ: Sobre la dirección de la ola de Rossby rompiendo en el bloqueo. Climate Dynamics, 39, 2823- 2831, doi: 10.1007/s00382-012-1332-1, 2012.

Woollings, TJ, Hoskins, BJ, Blackburn, M. y Berrisford, P.: Una nueva interpretación rompedora de olas de Rossby de la Oscilación del Atlántico Norte. J. Atmos. Sci, 65, 609-626, doi: http://dx.doi.org/10.1175/2007JAS2347.12008.

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