Fig. 1. Description schématique des interactions aérosol-PBL avec la couche d'aérosol d'absorption sous RL, couche d'aérosol d'absorption au-dessus de RL, couche d'aérosol purement diffusante sous RL, et couche d'aérosol purement diffusante au-dessus de RL. Crédit :XIN Jinyuan
Couche limite planétaire atmosphérique (PBL), aussi appelée couche limite atmosphérique, est la région de la basse troposphère où la surface de la Terre influence fortement la température, l'humidité et le vent par le transfert turbulent de la masse d'air. Le PBL contrôle la dispersion des polluants atmosphériques et est étroitement lié à la vie humaine.
Des études antérieures ont montré que la rétroaction positive des aérosols et des PBL est un facteur important dans les épisodes de brume. Cependant, le rôle des différents types d'aérosols (diffusion et absorption) dans le développement des PBL reste incertain.
"Nous avons trouvé que l'aérosol agit parfois comme un réchaud, un dôme et même un parapluie sur la PBL, en fonction de ses propriétés optiques et de ses altitudes. », a déclaré le professeur Xin Jinyuan de l'Institut de physique atmosphérique (IAP) de l'Académie chinoise des sciences.
Dans une étude récemment publiée dans Lettres de recherche géophysique , Le professeur Xin et le professeur Scot T. Martin de l'Université Harvard ont construit le modèle de poêle aérosol, dôme, et des effets parapluie à l'aide d'un modèle de simulation à grand tourbillon incorporé aux observations d'une journée typique de temps stagnant.
PBL comprend une structure ascendante d'une couche limite stable proche de la surface (SBL), une couche résiduelle (RL), et une couche d'inversion de recouvrement (CIL) pendant la nuit ; et une couche limite de convection (CBL) et une CIL pendant la journée.
"Nous avons constaté que l'augmentation de la concentration d'aérosols d'absorption en dessous de RL chauffait fortement la basse atmosphère, induit l'entraînement, et promu le développement de PBL. Nous l'appelons l'effet poêle aérosol, " a déclaré le professeur Xin.
Fig. 2 Schéma de principe pour l'application du réchaud aérosol, dôme, et l'effet parapluie pendant les événements brumeux du NCP. (a) Scénario de transport vers le sud de la région NCP. (b) Processus de formation de Haze interprété par des "doubles inhibitions". Crédit :XIN Jinyuan
Pour la couche d'aérosol d'absorption au-dessus de RL, selon l'étude, l'augmentation de la concentration d'aérosols qui piège plus de rayonnement solaire a fortement chauffé la couche d'inversion de température. Cela a renforcé l'intensité d'inversion et a montré une forte inhibition sur PBL. C'est ce qu'on appelle l'effet dôme car il agit comme un couvercle pour empêcher le développement de PBL.
Dans les cas d'aérosols purement diffusants, la suppression du PBL dépend de la charge d'aérosol plutôt que de la hauteur de la couche d'aérosol, donc l'aérosol est comme un parapluie qui réfléchit le rayonnement solaire vers l'espace extérieur.
Les résultats révèlent qu'il existe une hauteur de transition, au-dessus de laquelle l'absorption aérosol domine la suppression des PBL (effet de dôme> effet parapluie en altitude) et en dessous duquel l'aérosol purement diffusant est plus important (effet parapluie de surface> effet poêle). Cette hauteur de transition est fortement liée à la hauteur RL.
Ces résultats fournissent des références scientifiques pour les stratégies de contrôle de la pollution. Il est nécessaire de contrôler strictement les activités de brûlage qui produisent une grande quantité de polluants d'absorption (par exemple, carbone noir et carbone brun) dans la zone amont au vent dans le sud de la plaine de Chine du Nord (NCP) pour éviter l'effet de dôme.
Pour le PCN local, des mesures telles que la restriction des véhicules et la désulfuration de la combustion du charbon devraient être particulièrement renforcées pour réduire les émissions d'aérosols diffusants et de ses précurseurs gazeux (par exemple, dioxyde de soufre et monoxyde d'azote) afin d'éliminer l'effet parapluie de surface.
