????霧和霾都是飄浮在大氣中的粒子,都能使能見度惡化從而形成災(zāi)害性天氣,但是其組成和形成過程則完全不同。
“霾”字最早出現(xiàn)在甲骨文中,古人的“霾”泛指了今天的“揚沙”、“塵卷風(fēng)”、“沙塵暴”、“浮塵”等天氣現(xiàn)象,當(dāng)時在中原的陜西、山西、河南、河北這些現(xiàn)象并不少見。霾本來是一種自然現(xiàn)象,隨著人類活動的影響,近年來霾的出現(xiàn)頻率越來越高。霾出現(xiàn)時,能見度明顯惡化,空氣質(zhì)量明顯下降,所見之處朦朦朧朧,所居之地混混濁濁。人們形象地說“夜晚難見到星星,白天難看到太陽”??諝庵械幕覊m、硫酸與硫酸鹽、硝酸與硝酸鹽、有機碳?xì)浠衔?、黑碳等粒子能使大氣混濁,視野模糊并?dǎo)致能見度惡化,如果水平能見度小于10000米時,將這種非水成物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成的視程障礙稱為霾,香港天文臺和澳門地球物理暨氣象局稱煙霞。
霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng),是近地面層空氣中水汽凝結(jié)(或凝華)的產(chǎn)物。霧的存在會降低空氣透明度,使能見度變差,如果目標(biāo)物的水平能見度降低到1000米以內(nèi),就將懸浮在近地面空氣中的水汽凝結(jié)(或凝華)物的天氣現(xiàn)象稱為霧;而將目標(biāo)物的水平能見度在1000-10000米的這種現(xiàn)象稱為輕霧。
霾與霧的區(qū)別在于發(fā)生霾時相對濕度不大。而霧中的相對濕度是飽和的;霾的厚度比較厚,可達(dá)1-3公里左右,一般霾的日變化不明顯。霾與霧、云不一樣,與晴空區(qū)之間沒有明顯的邊界,霾粒子的分布比較均勻,因而在霾中能見度非常均勻,而且霾粒子的尺度比較小,從0.003微米到10微米,平均直徑大約在0.3-1微米左右,肉眼看不到空中飄浮的顆粒物。由于灰塵、硫酸、硝酸等粒子組成的霾,其散射波長較長的可見光比較多,因而霾看起來呈黃色或橙灰色。由于在城市嚴(yán)重空氣污染地區(qū),霾可以頻繁出現(xiàn),而且城市污染大氣氣溶膠中有許多黑碳粒子,因而主要呈橙灰色。霾天氣已經(jīng)成為我國東部城市群區(qū)域一種嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象。
就其物理本質(zhì)而言,霧與云都是空氣中水汽凝結(jié)(或凝華)的產(chǎn)物,所以霧升高離開地面就成為云,而云降低到地面或云移動到高山時就稱其為霧。一般霧的厚度比較小,常見的輻射霧的厚度大約從幾十米到一至兩百米左右,一般日變化比較明顯。霧和云一樣,與晴空區(qū)之間有明顯的邊界,霧滴濃度分布不均勻,因而在霧中能見度有比較大的起伏;而且霧滴的尺度比較大,直徑從幾微米到100微米,大多在4-30微米左右,肉眼可以看到空中飄浮的霧滴。由于液態(tài)水或冰晶組成的霧滴散射的光與波長關(guān)系不大,因而霧看起來呈乳白色或青白色(散射全色光)。
大氣物理學(xué)與大氣光學(xué)專著中關(guān)于霧與霾的敘述實際上一直是非常清晰的,近地層大氣中每時每刻總是有霾粒子存在,而霧滴的存在是少見或罕見的。
在自然界,霾和霧是可以互相轉(zhuǎn)化的。例如輻射降溫過程,當(dāng)相對濕度增加超過100%時,霾粒子吸附析出的液態(tài)水成為霧滴,而相對濕度降低時,霧滴脫水后霾粒子又再懸浮在大氣中。
霾的出現(xiàn)有重要的空氣質(zhì)量指示意義。而霧或輕霧的記錄,有明確的天氣指示意義,與特定的天氣系統(tǒng)相聯(lián)系。預(yù)報員區(qū)分霾和輕霧(霧),應(yīng)該根據(jù)影響天氣系統(tǒng)的變化和臺站所處相對位置,結(jié)合宏觀特征的各種判據(jù)來確定。云霧是低溫下飽和氣塊的可見標(biāo)志,因此,在云霧中必然存在凝結(jié)或凝華過程,并伴隨著潛熱釋放,這就使云霧內(nèi)的溫度高于環(huán)境溫度,導(dǎo)致云霧內(nèi)必然盛行微弱的上升氣流。這些宏觀過程在霾層內(nèi)是不存在的,因而成為識別霧與霾重要的宏觀動力條件。
過去,在臺站觀測業(yè)務(wù)中,區(qū)分霾與輕霧(霧)的判據(jù)比較混亂,缺乏可比性,直接使用這些天氣現(xiàn)象資料進(jìn)行分析的文章,其科學(xué)性大大降低。實際上,人類活動造成的氣溶膠污染主要是使都市霾出現(xiàn)的頻數(shù)增加,而對水霧的影響相對較少。有些分析認(rèn)為近年來輕霧明顯增加的結(jié)論,就是因為在資料處理過程中沒有正確的區(qū)分輕霧與霾而得到了錯誤的結(jié)果。由于經(jīng)濟規(guī)模的迅速擴大和城市化進(jìn)程的加快,大氣氣溶膠污染日趨嚴(yán)重,由氣溶膠造成的能見度惡化事件越來越多,因而在觀測實踐中,常常會碰到和視程障礙相關(guān)聯(lián)的天氣現(xiàn)象定名問題,因而必須盡快統(tǒng)一認(rèn)識,使觀測和預(yù)報業(yè)務(wù)適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的進(jìn)程。?