霧和霾是自古就有的天氣,本來一個(gè)主濕一個(gè)主干各是各,但工業(yè)化之后有時(shí)候不那么涇渭分明,常混雜出現(xiàn)。當(dāng)前中東部的大范圍低能見度天氣中,有傳統(tǒng)潔凈霧區(qū),有非潔凈霧區(qū),有干的霾區(qū)。在這個(gè)天氣過程中,來自東海的潔凈潮濕的東南風(fēng)深入華北平原內(nèi)陸,扮演了有時(shí)候降低能見度有時(shí)候增加能見度的復(fù)雜作用,可謂成也蕭何敗也蕭何。盡管霾天氣再度大范圍降臨,但并不能以此否認(rèn)近年來污染治理的成效,這次過程PM2.5的濃度大致相當(dāng)于10年前同類氣象條件過程的三分之一,相信未來會更好,但想要完全消除,恐怕只有去工業(yè)化了。
一、霾與霧一樣自古有之工業(yè)化后增多
霧和霾自古就有,都是國際通行氣象觀測的中的天氣類別之一。霧是小水滴的集群,相當(dāng)于地面上的云;霾是干燥環(huán)境下的細(xì)小顆粒物(即氣溶膠)集群,濃度高了同樣導(dǎo)致能見度降低。
工業(yè)化之前,霧大多是潔凈的,太陽一出曬干水滴霧就消散然后天空很通透;霾則大多不潔凈,太陽底下依然灰蒙蒙,自然界有很多氣溶膠如沙塵、花粉、鹽粒、火山灰等。霧是霧霾是霾,本來涇渭分明。一個(gè)簡單小判識標(biāo)準(zhǔn)是:能被太陽曬沒的就是霧,不能被太陽曬沒只能被風(fēng)刮沒的就是霾。(當(dāng)然了不是所有的霧都能被曬沒,還有其它氣象條件在制約)
工業(yè)化之后,人為氣溶膠(主要是各種各樣類型的燃燒化石能源)大大增多,霾天氣變多也就自然而然。當(dāng)增多的氣溶膠遇到高濕環(huán)境,霧和霾的清晰界限就被打破了:這一方面因?yàn)闅馊苣z會吸濕增長,哪怕沒有飽和也可以加重低能見度;另一方面它可以成為霧滴的凝結(jié)核,于是當(dāng)飽和空氣中有大量氣溶膠的時(shí)候,有霧也有霾,有時(shí)(夜間氣溫降低濕度增大)霧有時(shí)(白天蒸發(fā)霧消霾留)霾。島國英國最早工業(yè)化,而倫敦近海有大河,所以是霧都。
二、本輪霧、霾天氣過程中的“蕭何”
1、中央氣象臺罕見發(fā)布大霧紅色預(yù)警
最近幾天我國中東部有大范圍霧、霾天氣過程,中央氣象臺自2017年1月之后首次發(fā)布大霧紅色預(yù)警,將近7年來的首次。
中央氣象臺早先也有霾的預(yù)警,但由于現(xiàn)今的霾主要由污染造成,而污染并不歸氣象局管,為避免不必要的重復(fù)甚至混淆,中央氣象臺不再發(fā)布霾預(yù)警,但有常規(guī)的霾天氣預(yù)報(bào)。
仔細(xì)對比上面兩圖,不難發(fā)現(xiàn)區(qū)域并不完全重合,霧偏東南、霾偏西北,為何如此?這也是本文要說的核心。
2、霧、霾的一般日變化特點(diǎn)
本文最感興趣的是霧區(qū)的分布、強(qiáng)度和變化,這一點(diǎn)在昨天的短文中已經(jīng)提及,演變至今天更加復(fù)雜了一些,下面盡量以最簡形式對這次過程霧、霾天氣成因和演變的主干,給出我的個(gè)人理解,不一定準(zhǔn)確。
先對比今日(12月29日)08時(shí)和14時(shí)的能見度,08時(shí)可以代表最冷最強(qiáng)的時(shí)候,由于冷空氣還沒有到,所以14時(shí)的變化主導(dǎo)是太陽照射加溫作用,這里可以應(yīng)用前面的簡要判識法——能被曬沒的約等于潔凈純霧。
日曬的作用主要有兩個(gè):1)加熱蒸發(fā)霧滴;2)加熱底層使污染物向上空垂直輸送(熱升冷降)。前者會直接消霧,后者會使霾減輕。所以上圖中幾乎所有地方的能見度都改善了。但是如果沒有明顯的水平風(fēng)到夜間冷卻后一切都會恢復(fù)——這就是日變化。那有沒有水平風(fēng)呢?有的。
3、來自東海的潔凈濕空氣——大霧的蕭何
這股風(fēng)就是來自東海的東南風(fēng),它有3個(gè)特點(diǎn):濕、潔凈、持續(xù)。這三個(gè)特點(diǎn)與污染物分布一起主導(dǎo)了整個(gè)過程中霧、霾的變化。
先說污染物的分布區(qū)域,一句話就說清了:污染的主要源地在華北平原,然后風(fēng)吹向哪里決定了污染物的分布變化也大致就是霾的區(qū)域。靜風(fēng)——本地;南風(fēng)——向江淮、江漢擴(kuò)散;北風(fēng)——向燕山、太行山前堆積。
再說這股東南風(fēng)三個(gè)特點(diǎn)的影響:
持續(xù):它能從長三角一路向西北抵達(dá)京津冀;
潔凈:它所過之處會不同程度造成PM2.5濃度的下降(刨除日變化之后)——這使能見度變好;
濕:它提供的水汽既有利于大霧產(chǎn)生,又有利于霾加強(qiáng)——這使能見度變差。
又濕又潔凈,所以它對于低能見度而言,就好像蕭何之于韓信,成也有它敗也有它。又因?yàn)樗遣粩嘁苿訑U(kuò)展隨時(shí)間變化的,所以影響到很多地方,表象復(fù)雜。但我們可以理出主線。
具體的影響方式和影響結(jié)果大致歸納如下幾點(diǎn):
1)、潔凈潮濕東南風(fēng)直接控制的區(qū)域,是潔凈大霧,主要在江蘇東部和上海;
2)、它們前進(jìn)方向的外圍也就是北面的山東河北,和西面的江蘇西部、安徽、河南變化比較復(fù)雜,會因潔凈東南風(fēng)未到和已到而不同;
3)潔凈東南風(fēng)未到:PM2.5濃度會升高,能見度并不會很差,(因?yàn)橄鄬Ω桑矠橹鳎脖褥F能見度高,霧也是輕霧為主);
4)潔凈東南風(fēng)已到:清洗中和和替換作用會使PM2.5濃度下降,但同時(shí)氣溶膠會瘋狂吸濕增長,霾可能轉(zhuǎn)變?yōu)榇箪F,則能見度變差。
5)在上述機(jī)制之下,從昨天以來,潔凈區(qū)域總體上在從東南向西北擴(kuò)展或,過程中潔凈效果逐漸下降,水汽提供則一直持續(xù);強(qiáng)濃霧區(qū)域分為兩部分,一部分在江蘇東部保持潔凈大霧,另一部分圍繞在潔凈東南風(fēng)的前部北面和西側(cè)翼——現(xiàn)在再回頭看上面的能見度圖是否更清晰了呢?。
可能有的人已經(jīng)暈了,奉上圖:
沿東南風(fēng)路徑及其邊緣取4個(gè)城市,看其PM2.5昨日以來的變化,方便讀懂這個(gè)過程:
三、10年前后的相似氣象條件霾過程對比證明污染治理卓有成效
“說好的污染治理呢,怎么霾又來了?”這可能會成為疑問,但這個(gè)問題,就跟“說好的暖冬呢,怎么寒潮來了”一樣,乍聽有理其實(shí)完全沒邏輯。
暖冬是指全冬天全國平均氣溫偏高的現(xiàn)象。寒潮是一次天氣過程影響的部分區(qū)域,兩者一個(gè)是長期平均氣候現(xiàn)象,一個(gè)是短時(shí)天氣現(xiàn)象,根本不是一個(gè)維度,也就談不上矛盾,同時(shí)出現(xiàn)一點(diǎn)毛病沒有,歷史上最暖的暖冬中寒潮也從來沒缺席過,而最寒冷的冷冬里也會有階段性的偏暖時(shí)段。
污染有沒有成效,要對比。如果大家回憶一下,10年前的霾過程很多,AQI動輒破表(大于500),大過程的PM2.5濃度平均都是300+,峰值7-800很常見。2014年1月14-19日有一次大范圍霾過程,這是當(dāng)時(shí)石家莊一個(gè)測站的數(shù)據(jù):
本次過程的霧和霾都是近年來最強(qiáng)的過程之一了,所以足以代表當(dāng)前的最糟糕情況來對比十年前。下面是石家莊同一個(gè)測站的最近幾天的觀測,雖然還沒有達(dá)到峰值還會漲一漲,但是不會有太大的上升空間了。
再比一個(gè)本次過程已經(jīng)完成了一個(gè)霾周期的徐州吧:
可見,感受和數(shù)據(jù)都清楚說明了近年來的污染治理有很大的成效。
如今的大過程PM2.5的濃度大致相當(dāng)于10年前同類氣象條件過程的三分之一,隨著國家的科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型提升等改變,我們完全有理由相信未來會更好。但是完全根除,則要想一下我們是否能接受去完全去工業(yè)化了。
最后說一下:本次大范圍的霧、霾過程從明天(30日)下午開始自北向南就結(jié)束了。
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