當前位置:首頁 > 其他

            霧-霾科普系列之一:霧-霾天氣因何來

            發布時間:2015年12月14日 來源:中國氣象報 作者:黃彬

              “世界上最遠的距離,不是從東五環到西五環,而是我站在國貿立交橋上,卻看不見央視大樓。”近年來,京城市民中流傳著這樣的“笑話”,卻是言者無奈,聽者神傷。今年入秋以來,北方地區出現多次霧-霾天氣過程,華北、東北地區多地空氣質量指數“爆表”。從10月1日至12月10日,全國共出現5次大范圍重污染天氣過程。
             
              盡管“霧”與“霾”早已成為公眾眼中的“高頻詞語”,但很多人仍有疑問,霧-霾天氣究竟從何而來?
             
              三大因素影響霧—霾產生
             
              霧、霾作為天氣現象古已有之,史書多有記載??傮w來講,霧、霾均可能導致能見度降低,但兩者成分有差異,霧以空氣中懸浮的小水滴、冰晶為主,霾則主要為固體懸浮顆粒物;前者出現時相對濕度一般過飽和,以微小水滴為主;后者則相對濕度較低,以顆粒物為主。
             
              近些年,人類活動對大氣環境產生較大影響。霧與霾,尤其是霾,事實上已不是一個單純天氣現象。
             
              中國氣象局霧-霾監測預報創新團隊首席專家龔山陵說,大氣污染物排放、氣象條件、大氣化學反應過程是導致霧-霾天氣出現的三大因素。
             
              污染物排放是霧-霾天氣產生的“元兇”。據分析,污染源包括燃煤、機動車尾氣、工業企業排放、地面揚塵、居民生活污染排放等。
             
              霧-霾天氣出現,必須滿足一定的氣象條件。在靜穩天氣形勢下,大氣穩定度高,空氣垂直對流減弱,不利于污染物和水汽垂直擴散;風速較小,不利于污染物和水汽水平擴散,使得大氣污染物容易聚積在近地層某個區域。11月30日,正是因為出現異常靜穩天氣,北京地區邊界層高度從通常的2000米以上降低至100米以下,污染物如同被罩住了一般,可擴散空間急劇縮小,可混合的大氣體積減小,造成霾加劇。“在霧-霾天氣下,污染物濃度上升使地面接收到的太陽輻射減少,地面溫度較低,進一步有利于大氣低層逆溫,大氣穩定度加大,霾進一步加劇,形成惡性循環。”中國氣象局環境氣象中心副主任張恒德說。
             
              霧-霾的大氣化學反應過程也不容忽視。一些大氣污染物在排放時就是顆粒物,比如揚塵、灰塵等;還有些污染物在排放時是氣態物質,如燃煤產生的二氧化硫、機動車排放的氮氧化物等,這些氣態物質經大氣光化學反應后,會轉化為顆粒物。在很多城市,這些污染物對霧-霾的“貢獻率”更大。據研究,濕度較大時,上述污染物從氣態向顆粒物的轉化速度更快,因此,在近地面水汽條件較充足時,不僅會出現霧與霾的混合現象,還會促使污染物濃度上升。所以說,11月底華北地區積雪融化造成空氣濕度增加,也是當時霧-霾過程加重的原因之一。
             
              厄爾尼諾事件也會“攪局”
             
              隨著相關研究的深入,氣象專家發現,研究霧-霾也需要從宏觀層面考慮大的氣候背景。
              在上世紀90年代之前,我國的霾主要發生在冬季。近年來,霾呈現出全年多發態勢,且冬季霾日數明顯增加。通過研究1961年至2012年我國不同季節大范圍霾事件發生的頻次,中國科學院院士王會軍發現,冬季華北大范圍霾事件的發生與東亞地區大氣環流的高低空配置有密切關系——對流層低層北風減弱及逆溫層發展、中層東亞大槽減弱、高層西亞急流北移,這些因素均能促進華北大范圍霾事件的發生。
             
              此外,觀測及敏感性數值模擬試驗結果表明,副熱帶西太平洋海溫異常影響著東亞冬季風變化,進而影響華北地區霾日數量。
             
              隨著全球變暖,北極海冰急劇減少,這一變化也對北半球中高緯度地區的天氣氣候產生了顯著影響。王會軍說,從長期變化看,在華北、黃淮和一部分長江中下游區域,冬季霾發生的年際變化與北極海冰秋季的年際變化存在明顯反向關系。在全球變暖影響下,我國冬季增溫幅度更為顯著,冬季風減弱,進而導致北方冷空氣活動減弱,影響污染物的擴散,促使霾天氣增多。
             
              今年,史上最長厄爾尼諾事件持續發展,也對華北霧-霾有所影響。“當厄爾尼諾事件出現時,中東太平洋海溫增強,西太平洋副熱帶高壓偏強、偏西;西伯利亞高壓偏弱、東亞冬季風偏弱。”北京市氣象局氣候中心副主任王冀指出。監測資料顯示,12月以來,北京地區平均氣溫-0.3℃,較常年同期偏高1.2℃。在冬季氣溫偏高的情況下,極地冷氣團向南伸展的幅度會縮小,冷空氣勢力弱,容易出現靜穩天氣。“京津冀處于高壓底部,偏南暖濕氣流又源源不斷地向華北地區輸送水汽,進一步促使霧-霾顆粒形成,導致京津冀霧-霾天的數量增加,污染程度加重。”王冀說。
             
              等來的風雨未必能除霾
             
              在區域產業結構轉型難以一蹴而就、應急減排措施對減少污染物排放總量效果有限的情況下,“等風來”依然是驅除霧-霾的主要途徑。然而,到底需要等來多大的風?
             
              “以北京為例,持續每秒3米的風,可以起到抑制霧-霾天氣發展的作用;但要達到明顯的清除作用,風速至少要達到每秒4米至5米以上。就算風速達標了,能否清除霧-霾還要看風向、地形、排放源等是否滿足條件。”張恒德說,要結合不同區域、排放源位置、風向上游污染物濃度情況等,綜合考慮風對霧-霾的清除作用。11月30日凌晨,北風影響北京,PM2.5濃度一度有所下降,但由于風力較弱,污染物未能被完全清除;11月30日下午,受偏南風輸送影響,污染物從南向北傳遞,導致京城南部污染物濃度陡升,個別站點監測顯示污染物濃度達到每立方米900微克。
             
              那么,降水能起到清除霧-霾的作用嗎?龔山陵表示,降水對霧-霾的影響有雙面性。當降水達到一定量級以上時,可將空氣中污染物沖到地面,起到洗刷作用。當降水較弱時,大氣濕度會進一步加大,有助于二次顆粒物的形成,還會促進霧-霾發展,加重污染程度。
             
              不過,即便沒有出現霧-霾,也不代表空氣中無污染。今年11月初,由于相對濕度低,東北部分地區能見度保持在10公里左右,但當地污染物濃度卻很高。

            相關新聞:
            每天都是被C着醒的双性