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霧-霾天氣因何來

發(fā)布時(shí)間:2021年03月17日 來源:中國氣象報(bào)

???“世界上最遠(yuǎn)的距離,不是從東五環(huán)到西五環(huán),而是我站在國貿(mào)立交橋上,卻看不見央視大樓?!苯陙恚┏鞘忻裰辛鱾髦@樣的“笑話”,卻是言者無奈,聽者神傷。今年入秋以來,北方地區(qū)出現(xiàn)多次霧-霾天氣過程,華北、東北地區(qū)多地空氣質(zhì)量指數(shù)“爆表”。從10月1日至12月10日,全國共出現(xiàn)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(chǎn)生

  霧、霾作為天氣現(xiàn)象古已有之,史書多有記載??傮w來講,霧、霾均可能導(dǎo)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(xiàn)時(shí)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(dòng)對大氣環(huán)境產(chǎn)生較大影響。霧與霾,尤其是霾,事實(shí)上已不是一個(gè)單純天氣現(xiàn)象。

  中國氣象局霧-霾監(jiān)測預(yù)報(bào)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席專家龔山陵說,大氣污染物排放、氣象條件、大氣化學(xué)反應(yīng)過程是導(dǎo)致霧-霾天氣出現(xiàn)的三大因素。

  污染物排放是霧-霾天氣產(chǎn)生的“元兇”。據(jù)分析,污染源包括燃煤、機(jī)動(dòng)車尾氣、工業(yè)企業(yè)排放、地面揚(yáng)塵、居民生活污染排放等。

  霧-霾天氣出現(xiàn),必須滿足一定的氣象條件。在靜穩(wěn)天氣形勢下,大氣穩(wěn)定度高,空氣垂直對流減弱,不利于污染物和水汽垂直擴(kuò)散;風(fēng)速較小,不利于污染物和水汽水平擴(kuò)散,使得大氣污染物容易聚積在近地層某個(gè)區(qū)域。11月30日,正是因?yàn)槌霈F(xiàn)異常靜穩(wěn)天氣,北京地區(qū)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(kuò)散空間急劇縮小,可混合的大氣體積減小,造成霾加劇?!霸陟F-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(jìn)一步有利于大氣低層逆溫,大氣穩(wěn)定度加大,霾進(jìn)一步加劇,形成惡性循環(huán)?!敝袊鴼庀缶汁h(huán)境氣象中心副主任張恒德說。

  霧-霾的大氣化學(xué)反應(yīng)過程也不容忽視。一些大氣污染物在排放時(shí)就是顆粒物,比如揚(yáng)塵、灰塵等;還有些污染物在排放時(shí)是氣態(tài)物質(zhì),如燃煤產(chǎn)生的二氧化硫、機(jī)動(dòng)車排放的氮氧化物等,這些氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)大氣光化學(xué)反應(yīng)后,會(huì)轉(zhuǎn)化為顆粒物。在很多城市,這些污染物對霧-霾的“貢獻(xiàn)率”更大。據(jù)研究,濕度較大時(shí),上述污染物從氣態(tài)向顆粒物的轉(zhuǎn)化速度更快,因此,在近地面水汽條件較充足時(shí),不僅會(huì)出現(xiàn)霧與霾的混合現(xiàn)象,還會(huì)促使污染物濃度上升。所以說,11月底華北地區(qū)積雪融化造成空氣濕度增加,也是當(dāng)時(shí)霧-霾過程加重的原因之一。

  厄爾尼諾事件也會(huì)“攪局”

  隨著相關(guān)研究的深入,氣象專家發(fā)現(xiàn),研究霧-霾也需要從宏觀層面考慮大的氣候背景。

  在上世紀(jì)90年代之前,我國的霾主要發(fā)生在冬季。近年來,霾呈現(xiàn)出全年多發(fā)態(tài)勢,且冬季霾日數(shù)明顯增加。通過研究1961年至2012年我國不同季節(jié)大范圍霾事件發(fā)生的頻次,中國科學(xué)院院士王會(huì)軍發(fā)現(xiàn),冬季華北大范圍霾事件的發(fā)生與東亞地區(qū)大氣環(huán)流的高低空配置有密切關(guān)系——對流層低層北風(fēng)減弱及逆溫層發(fā)展、中層?xùn)|亞大槽減弱、高層西亞急流北移,這些因素均能促進(jìn)華北大范圍霾事件的發(fā)生。

  此外,觀測及敏感性數(shù)值模擬試驗(yàn)結(jié)果表明,副熱帶西太平洋海溫異常影響著東亞冬季風(fēng)變化,進(jìn)而影響華北地區(qū)霾日數(shù)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(qū)的天氣氣候產(chǎn)生了顯著影響。王會(huì)軍說,從長期變化看,在華北、黃淮和一部分長江中下游區(qū)域,冬季霾發(fā)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(guān)系。在全球變暖影響下,我國冬季增溫幅度更為顯著,冬季風(fēng)減弱,進(jìn)而導(dǎo)致北方冷空氣活動(dòng)減弱,影響污染物的擴(kuò)散,促使霾天氣增多。

  今年,史上最長厄爾尼諾事件持續(xù)發(fā)展,也對華北霧-霾有所影響。“當(dāng)厄爾尼諾事件出現(xiàn)時(shí),中東太平洋海溫增強(qiáng),西太平洋副熱帶高壓偏強(qiáng)、偏西;西伯利亞高壓偏弱、東亞冬季風(fēng)偏弱。”北京市氣象局氣候中心副主任王冀指出。監(jiān)測資料顯示,12月以來,北京地區(qū)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(tuán)向南伸展的幅度會(huì)縮小,冷空氣勢力弱,容易出現(xiàn)靜穩(wěn)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(qū)輸送水汽,進(jìn)一步促使霧-霾顆粒形成,導(dǎo)致京津冀霧-霾天的數(shù)量增加,污染程度加重?!蓖跫秸f。

  等來的風(fēng)雨未必能除霾

  在區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型難以一蹴而就、應(yīng)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(fēng)來”依然是驅(qū)除霧-霾的主要途徑。然而,到底需要等來多大的風(fēng)?

  “以北京為例,持續(xù)每秒3米的風(fēng),可以起到抑制霧-霾天氣發(fā)展的作用;但要達(dá)到明顯的清除作用,風(fēng)速至少要達(dá)到每秒4米至5米以上。就算風(fēng)速達(dá)標(biāo)了,能否清除霧-霾還要看風(fēng)向、地形、排放源等是否滿足條件?!睆埡愕抡f,要結(jié)合不同區(qū)域、排放源位置、風(fēng)向上游污染物濃度情況等,綜合考慮風(fēng)對霧-霾的清除作用。11月30日凌晨,北風(fēng)影響北京,PM2.5濃度一度有所下降,但由于風(fēng)力較弱,污染物未能被完全清除;11月30日下午,受偏南風(fēng)輸送影響,污染物從南向北傳遞,導(dǎo)致京城南部污染物濃度陡升,個(gè)別站點(diǎn)監(jiān)測顯示污染物濃度達(dá)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(dāng)降水達(dá)到一定量級(jí)以上時(shí),可將空氣中污染物沖到地面,起到洗刷作用。當(dāng)降水較弱時(shí),大氣濕度會(huì)進(jìn)一步加大,有助于二次顆粒物的形成,還會(huì)促進(jìn)霧-霾發(fā)展,加重污染程度。

  不過,即便沒有出現(xiàn)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(qū)能見度保持在10公里左右,但當(dāng)?shù)匚廴疚餄舛葏s很高。