Hohe Temperaturen verstärken die bodennahe Ozonproduktion und führen zu einer tödlichen Kombination aus extremer Hitze und schlechter Luftqualität, die besonders für Kinder, Senioren und Menschen mit bereits bestehenden Atemwegserkrankungen gefährlich ist.
Wie der Großteil der Welt hat auch China mit steigenden Temperaturen sowie längeren und häufigeren Hitzewellen zu kämpfen. Aufgrund seiner schnellen, energieintensiven Entwicklung kommt es jedoch auch zu einer erhöhten Produktion der wichtigsten Vorläufer von Ozon, flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) und Stickoxiden (NOx). In einem so bevölkerungsreichen Land wie China stellt diese Kombination eine ernsthafte Bedrohung für die menschliche Gesundheit dar, insbesondere in großen städtischen Gebieten wie Peking.
Jetzt hat ein Team kooperierender Forscher des Harvard-China-Projekts an der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) und der Hong Kong Baptist University großräumige Klimamuster identifiziert, die zur Vorhersage der Co-Prognose genutzt werden könnten. Das Auftreten extremer Hitze und Ozontage in China Monate bevor sie auftreten. Wie Vorhersagen für Hurrikan- und Waldbrandsaisonen könnten die Prognosen der Regierung dabei helfen, Ressourcen vorzubereiten und Maßnahmen zur Abmilderung der Schwere der Saison umzusetzen.
Die Forschung wurde kürzlich in der veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
„Wir haben diesen Sommer bereits rekordverdächtige Hitzewellen rund um den Globus gesehen, auch in China, wo lokale Emissionen zu erheblicher Ozonverschmutzung geführt haben“, sagte Fan Wang, Gastwissenschaftler am SEAS und am Harvard-China Project, Ph. D. Kandidat an der Hong Kong Baptist University und Co-Hauptautor der Studie. „Unsere Forschung könnte in der Zukunft wichtige Auswirkungen haben, die es Behörden wie dem Ministerium für Ökologie und Umwelt in China ermöglichen würden, sich auf hohe Sommerhitze und Ozon im Frühling vorzubereiten.“
Das Forschungsteam unter der Leitung von Michael McElroy, Gilbert-Butler-Professor für Umweltstudien am SEAS und Lehrstuhlinhaber des Harvard-China-Projekts, und Meng Gao, Professor an der Hong Kong Baptist University und ehemaliger Postdoktorand am SEAS, befasste sich mit der meteorologischen Vergangenheit Daten und tägliche Ozonwerte, um Muster zu erkennen, die zur Vorhersage der Jahreszeit verwendet werden könnten.
Aufgrund des Mangels an täglichen Langzeitbeobachtungen der bodennahen Ozonkonzentrationen verwendeten die Forscher ein ausgeklügeltes maschinelles Lernmodell, um die Werte bis ins Jahr 2005 zu rekonstruieren. Mithilfe dieses Datensatzes identifizierte das Team Muster bei der Erwärmung der Meeresoberfläche im westlichen Pazifik. im westlichen Indischen Ozean und im Rossmeer vor der Küste der Antarktis, die Sommern mit hoher Hitze und Ozon im Nordosten Chinas, einschließlich Peking, vorausgingen.
Warme Meeresoberflächentemperaturen in diesen Regionen führen zu einem Rückgang der Niederschläge, der Wolkendecke und der Zirkulation in dieser Region Chinas, die als Nordchinesische Tiefebene bekannt ist und in der etwa 300 Millionen Menschen leben.
„Diese Anomalien der Meeresoberflächentemperatur beeinflussen Niederschlag, Strahlung und mehr, was das gleichzeitige Auftreten von Hitzewellen und Ozonverschmutzung moduliert“, sagte Gao, Co-Erstautor der Studie und Mitarbeiter des Harvard-China-Projekts.
Das Modell des Teams korrelierte diese Anomalien in etwa 80 Prozent der Fälle mit einem Anstieg von Hitzewellen und Ozon.
Regierungsbehörden könnten diese Vorhersagen nutzen, um nicht nur Warnungen für die menschliche Gesundheit und die Landwirtschaft auszusprechen, sondern auch die Bestandteile von Ozon und seinen Vorläufern in der Atmosphäre zu reduzieren, bevor die extremen Hitzewellen zuschlagen.
„Die Möglichkeit, Aussichten auf ungewöhnlich heiße Sommer und ungewöhnlich hohe sommerliche Ozonwerte in China einfach auf der Grundlage von Temperaturmustern vorherzusagen, die Monate zuvor in abgelegenen Regionen des Ozeans beobachtet wurden, ist wirklich aufregend“, sagte McElroy.
Dieses Papier wurde gemeinsam von Yihui Ding, Zhiwei Wu, Yangyang Xu, Xiao Lu, Zifa Wang und Gregory R. Carmichael verfasst.
Mehr Informationen:
Meng Gao et al.: Großräumige Klimamuster bieten vorsaisonale Hinweise auf das gleichzeitige Auftreten von Hitzewellen und O 3 -Verschmutzung in China. Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2023). DOI: 10.1073/pnas.2218274120