霧和霾是自古就有的天氣,本來一個主濕一個主干各是各,但工業化之后有時候不那么涇渭分明,?;祀s出現。當前中東部的大范圍低能見度天氣中,有傳統潔凈霧區,有非潔凈霧區,有干的霾區。在這個天氣過程中,來自東海的潔凈潮濕的東南風深入華北平原內陸,扮演了有時候降低能見度有時候增加能見度的復雜作用,可謂成也蕭何敗也蕭何。盡管霾天氣再度大范圍降臨,但并不能以此否認近年來污染治理的成效,這次過程PM2.5的濃度大致相當于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,恐怕只有去工業化了。
一、霾與霧一樣自古有之工業化后增多
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,相當于地面上的云;霾是干燥環境下的細小顆粒物(即氣溶膠)集群,濃度高了同樣導致能見度降低。
工業化之前,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。一個簡單小判識標準是:能被太陽曬沒的就是霧,不能被太陽曬沒只能被風刮沒的就是霾。(當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。當增多的氣溶膠遇到高濕環境,霧和霾的清晰界限就被打破了:這一方面因為氣溶膠會吸濕增長,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核,于是當飽和空氣中有大量氣溶膠的時候,有霧也有霾,有時(夜間氣溫降低濕度增大)霧有時(白天蒸發霧消霾留)霾。島國英國最早工業化,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、中央氣象臺罕見發布大霧紅色預警
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月之后首次發布大霧紅色預警,將近7年來的首次。
中央氣象臺早先也有霾的預警,但由于現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甚至混淆,中央氣象臺不再發布霾預警,但有常規的霾天氣預報。
仔細對比上面兩圖,不難發現區域并不完全重合,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
本文最感興趣的是霧區的分布、強度和變化,這一點在昨天的短文中已經提及,演變至今天更加復雜了一些,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,給出我的個人理解,不一定準確。
先對比今日(12月29日)08時和14時的能見度,08時可以代表最冷最強的時候,由于冷空氣還沒有到,所以14時的變化主導是太陽照射加溫作用,這里可以應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:1)加熱蒸發霧滴;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到夜間冷卻后一切都會恢復——這就是日變化。那有沒有水平風呢?有的。
3、來自東海的潔凈濕空氣——大霧的蕭何
這股風就是來自東海的東南風,它有3個特點:濕、潔凈、持續。這三個特點與污染物分布一起主導了整個過程中霧、霾的變化。
先說污染物的分布區域,一句話就說清了:污染的主要源地在華北平原,然后風吹向哪里決定了污染物的分布變化也大致就是霾的區域。靜風——本地;南風——向江淮、江漢擴散;北風——向燕山、太行山前堆積。
再說這股東南風三個特點的影響:
持續:它能從長三角一路向西北抵達京津冀;
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生,又有利于霾加強——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。又因為它是不斷移動擴展隨時間變化的,所以影響到很多地方,表象復雜。但我們可以理出主線。
具體的影響方式和影響結果大致歸納如下幾點:
1)、潔凈潮濕東南風直接控制的區域,是潔凈大霧,主要在江蘇東部和上海;
2)、它們前進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、河南變化比較復雜,會因潔凈東南風未到和已到而不同;
3)潔凈東南風未到:PM2.5濃度會升高,能見度并不會很差,(因為相對干,霾為主,霾比霧能見度高,霧也是輕霧為主);
4)潔凈東南風已到:清洗中和和替換作用會使PM2.5濃度下降,但同時氣溶膠會瘋狂吸濕增長,霾可能轉變為大霧,則能見度變差。
5)在上述機制之下,從昨天以來,潔凈區域總體上在從東南向西北擴展或,過程中潔凈效果逐漸下降,水汽提供則一直持續;強濃霧區域分為兩部分,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的前部北面和西側翼——現在再回頭看上面的能見度圖是否更清晰了呢?。
可能有的人已經暈了,奉上圖:
沿東南風路徑及其邊緣取4個城市,看其PM2.5昨日以來的變化,方便讀懂這個過程:
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,但這個問題,就跟“說好的暖冬呢,怎么寒潮來了”一樣,乍聽有理其實完全沒邏輯。
暖冬是指全冬天全國平均氣溫偏高的現象。寒潮是一次天氣過程影響的部分區域,兩者一個是長期平均氣候現象,一個是短時天氣現象,根本不是一個維度,也就談不上矛盾,同時出現一點毛病沒有,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,這是當時石家莊一個測站的數據:
本次過程的霧和霾都是近年來最強的過程之一了,所以足以代表當前的最糟糕情況來對比十年前。下面是石家莊同一個測站的最近幾天的觀測,雖然還沒有達到峰值還會漲一漲,但是不會有太大的上升空間了。
再比一個本次過程已經完成了一個霾周期的徐州吧:
可見,感受和數據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,隨著國家的科技進步、經濟轉型提升等改變,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束了。
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