近日，Atmospheric Environment在线发表了海洋与大气学院的最新科研成果“Canadian record-breaking wildfires in 2023 and their impact on US air quality（2023年加拿大极端野火及其对美国空气质量的影响）”。该成果的第一作者为海洋与大气学院2020级本科生陈汗，通讯作者为盛立芳教授，合作者为张玮航博士。
近年来北半球高纬度地区极端野火事件频发，其产生的烟雾污染物会通过远距离传输影响下游地区的空气质量。2023年夏秋季加拿大地区发生的极端野火事件，严重影响了美国的空气质量。本研究基于2023年5-9月CALIPSO等卫星观测资料和EAC4等再分析数据发现，野火在加拿大东部和西部均有发生，其燃烧面积远超历史极值（图1）。其中东部野火主要发生在6-7月，导致美国东北部地区发生多次极端污染天气(局地PM2.5日平均浓度达258μg/m³)。而西部野火持续了整个野火季，导致美国中西部地区烟雾污染事件频繁发生。
图1. (a) 1973-2023年加拿大NBAC野火燃烧面积的时空趋势。左侧饼图为1973年至2022年加拿大各省受野火影响面积的历史分布，右侧饼图为2023年的分布情况。柱状图上的数字表明2023年、1989年历史峰值和1972-2022年平均燃烧面积分别为14.6、6.7和2.1百万公顷。黑色虚线表示平均水平。(b) 2023年加拿大野火火点月度分布。
为探究野火、烟雾传输与大气环流的关系，研究使用客观天气分型方法，对2023年5-9月野火季的15个污染个例进行了深入分析。结果表明，阿拉斯加脊天气型和北极高压天气型下的“脊-槽”对在整个过程中起着重要作用。北美洲西部高压脊导致的下沉增温有利于野火的异常发展（图2）。野火烟雾在脊前高空槽的引导下向东南方向传输至美国等下游地区并造成污染。进一步分析表明，2023年有利于野火发展及烟雾传输的天气事件增多且部分事件强度十分极端。例如在5月13-23日阿拉斯加脊天气型的影响下(天气指数异常超过两个标准差)，加拿大阿尔伯塔省野火烟雾导致美国中西部局地PM2.5小时浓度超过900μg/m³。
该研究表明在未来极端天气事件的影响下，极端野火的发生可能伴随极端的污染传输事件。
图2. 5月份烟雾传输过程。(a) 5月17-19日CO柱密度（g/m²）的空间分布和500 hPa风场（等值线：CO；矢量：500 hPa风）。(b)对应的阿拉斯加脊天气型（填色：500 hPa位势高度异常，单位为10 gpm；等值线：平均环流形势，单位为10 gpm）。(c) 环流形势和污染物浓度日变化情况（等值线：500 hPa位势高度；黑点：VIIRS探测到的火点；彩色点：地面站PM2.5浓度）。
发表文章列表：
Chen, H., Zhang, W.H., Sheng, L.F., 2025. Canadian record-breaking wildfires in 2023 and their impact on US air quality. Atmospheric Environment 342, 120941.
文章链接: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2024.120941