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雾-霾天气因何来?

来源:吉林省延边州气象局  发布时间:2015-12-17

        “世界上最远的距离,不是从东五环到西五环,而是我站在国贸立交桥上,却看不见央视大楼。”近年来,京城市民中流传着这样的“笑话”,却是言者无奈,听者神伤。今年入秋以来,北方地区出现多次雾-霾天气过程,华北、东北地区多地空气质量指数“爆表”。从10月1日至12月10日,全国共出现5次大范围重污染天气过程。

        尽管“雾”与“霾”早已成为公众眼中的“高频词语”,但很多人仍有疑问,雾-霾天气究竟从何而来?

        三大因素影响雾-霾产生

        雾、霾作为天气现象古已有之,史书多有记载。总体来讲,雾、霾均可能导致能见度降低,但两者成分有差异,雾以空气中悬浮的小水滴、冰晶为主,霾则主要为固体悬浮颗粒物;前者出现时相对湿度一般过饱和,以微小水滴为主;后者则相对湿度较低,以颗粒物为主。

        近些年,人类活动对大气环境产生较大影响。雾与霾,尤其是霾,事实上已不是一个单纯天气现象。

        中国气象局雾-霾监测预报创新团队首席专家龚山陵说,大气污染物排放、气象条件、大气化学反应过程是导致雾-霾天气出现的三大因素。

        污染物排放是雾-霾天气产生的“元凶”。据分析,污染源包括燃煤、机动车尾气、工业企业排放、地面扬尘、居民生活污染排放等。

        雾-霾天气出现,必须满足一定的气象条件。在静稳天气形势下,大气稳定度高,空气垂直对流减弱,不利于污染物和水汽垂直扩散;风速较小,不利于污染物和水汽水平扩散,使得大气污染物容易聚积在近地层某个区域。11月30日,正是因为出现异常静稳天气,北京地区边界层高度从通常的2000米以上降低至100米以下,污染物如同被罩住了一般,可扩散空间急剧缩小,可混合的大气体积减小,造成霾加剧。“在雾-霾天气下,污染物浓度上升使地面接收到的太阳辐射减少,地面温度较低,进一步有利于大气低层逆温,大气稳定度加大,霾进一步加剧,形成恶性循环。”中国气象局环境气象中心副主任张恒德说。

        雾-霾的大气化学反应过程也不容忽视。一些大气污染物在排放时就是颗粒物,比如扬尘、灰尘等;还有些污染物在排放时是气态物质,如燃煤产生的二氧化硫、机动车排放的氮氧化物等,这些气态物质经大气光化学反应后,会转化为颗粒物。在很多城市,这些污染物对雾-霾的“贡献率”更大。据研究,湿度较大时,上述污染物从气态向颗粒物的转化速度更快,因此,在近地面水汽条件较充足时,不仅会出现雾与霾的混合现象,还会促使污染物浓度上升。所以说,11月底华北地区积雪融化造成空气湿度增加,也是当时雾-霾过程加重的原因之一。

        厄尔尼诺事件也会“搅局”

        随着相关研究的深入,气象专家发现,研究雾-霾也需要从宏观层面考虑大的气候背景。

        在上世纪90年代之前,我国的霾主要发生在冬季。近年来,霾呈现出全年多发态势,且冬季霾日数明显增加。通过研究1961年至2012年我国不同季节大范围霾事件发生的频次,中国科学院院士王会军发现,冬季华北大范围霾事件的发生与东亚地区大气环流的高低空配置有密切关系——对流层低层北风减弱及逆温层发展、中层东亚大槽减弱、高层西亚急流北移,这些因素均能促进华北大范围霾事件的发生。(下转第四版)

        (上接第一版)

        此外,观测及敏感性数值模拟试验结果表明,副热带西太平洋海温异常影响着东亚冬季风变化,进而影响华北地区霾日数量。

        随着全球变暖,北极海冰急剧减少,这一变化也对北半球中高纬度地区的天气气候产生了显著影响。王会军说,从长期变化看,在华北、黄淮和一部分长江中下游区域,冬季霾发生的年际变化与北极海冰秋季的年际变化存在明显反向关系。在全球变暖影响下,我国冬季增温幅度更为显著,冬季风减弱,进而导致北方冷空气活动减弱,影响污染物的扩散,促使霾天气增多。

        今年,史上最长厄尔尼诺事件持续发展,也对华北雾-霾有所影响。“当厄尔尼诺事件出现时,中东太平洋海温增强,西太平洋副热带高压偏强、偏西;西伯利亚高压偏弱、东亚冬季风偏弱。”北京市气象局气候中心副主任王冀指出。监测资料显示,12月以来,北京地区平均气温-0.3℃,较常年同期偏高1.2℃。在冬季气温偏高的情况下,极地冷气团向南伸展的幅度会缩小,冷空气势力弱,容易出现静稳天气。“京津冀处于高压底部,偏南暖湿气流又源源不断地向华北地区输送水汽,进一步促使雾-霾颗粒形成,导致京津冀雾-霾天的数量增加,污染程度加重。”王冀说。

        等来的风雨未必能除霾

        在区域产业结构转型难以一蹴而就、应急减排措施对减少污染物排放总量效果有限的情况下,“等风来”依然是驱除雾-霾的主要途径。然而,到底需要等来多大的风?

        “以北京为例,持续每秒3米的风,可以起到抑制雾-霾天气发展的作用;但要达到明显的清除作用,风速至少要达到每秒4米至5米以上。就算风速达标了,能否清除雾-霾还要看风向、地形、排放源等是否满足条件。”张恒德说,要结合不同区域、排放源位置、风向上游污染物浓度情况等,综合考虑风对雾-霾的清除作用。11月30日凌晨,北风影响北京,PM2.5浓度一度有所下降,但由于风力较弱,污染物未能被完全清除;11月30日下午,受偏南风输送影响,污染物从南向北传递,导致京城南部污染物浓度陡升,个别站点监测显示污染物浓度达到每立方米900微克。

        那么,降水能起到清除雾-霾的作用吗?龚山陵表示,降水对雾-霾的影响有双面性。当降水达到一定量级以上时,可将空气中污染物冲到地面,起到洗刷作用。当降水较弱时,大气湿度会进一步加大,有助于二次颗粒物的形成,还会促进雾-霾发展,加重污染程度。

        不过,即便没有出现雾-霾,也不代表空气中无污染。今年11月初,由于相对湿度低,东北部分地区能见度保持在10公里左右,但当地污染物浓度却很高。 


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