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雾霾为何没有“就地消失”

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  去年12月22日和今年1月2日,北京在没有风、没降温情况下,雾霾突然不见了。个中缘由,专家从三维角度解释说——

  ■本报记者 张楠

  等风来,是雾霾时人们的焦灼期盼。然而不同于1月8日雾霾结束时的大风,在2016年12月22日和2017年1月2日,北京居民普遍感到疑惑:没有风、没降温,雾霾就这么不见了?那么,是否可以从雾霾“就地消失”事件中汲取灵感,开发出有效的治霾手段?相关推测在朋友圈得到大量转发。

  就此,科学网博主、同济大学环境科学与工程学院教授蒋大和发表博文提出质疑:雾霾消散过程应当放在三维空间来解释,这次是复杂的锋面过程发挥了作用。

  而记者走访环境、气象专家,也得到了“雾霾并不会‘就地消失’”的答案,只是在空气流动的三维动态中,发生了为地面人体不易察觉的浓度变化。

  雾霾就这么不见了?

  没有强烈的风,阳光明媚温暖,霾去哪了?

  自然之友会员金辉就2016年12月22日的雾霾“消失”事件发表文章,获得较高阅读量和转载率。

  他提出:“据数据观察,北京14个站点中很多站点的雾霾指数一两个小时便下降了400点之多,而且没有发现污染物的扩散转移,没有强烈的大风刮过的痕迹,雾霾都去哪儿了?”

  通过比对、分析北京市多个监测站点的具体实时指数,金辉认为,对于从去年12月16日持续至22日凌晨、超过120小时的这次严重雾霾,“在其最终结束的阶段,不论是看各个站点,还是看北京市全境,大气中的悬浮污染颗粒基本上没有,或者说完全没有出现向外界的扩散、转移、传输和稀释、蔓延的现象”。

  那么究竟是雾霾“就地消失”,还是有什么气象现象为我们所忽略,或者是有其他原因?

  冷空气吹霾是锋面过程

  带着满腹疑惑,《中国科学报》记者联系了蒋大和。他回应说:“相关区域污染指数一定要经历几小时连续的增大再减小的过程吗?这是一种平面推进的思想,是将所讨论的现象放在二维空间去解释了。”

  蒋大和观察发现,去年12月16日以后,京津冀雾霾污染的气象原因是暖湿气流占上风,且持续多日。直至12月22日凌晨,才有一股较强冷空气从西北偏北方向,向东南偏南方向进入北京。

  “这是两个不同性质的气团相遇:一个湿暖并污染,另一个干冷并洁净。”冷气团推动暖气团南下的界面附近存在锋面过程,不同气团会基本保持其特性,只在界面附近有掺混。

  锋面过程的温度、湿度、压力、风力分布都十分复杂,具体情况与两侧气团的强度、风速风向以及地形相关,混合层将被破坏,并产生垂直运动,还可能有降水相伴,容易想见是一个三维动态。而“污染物在上空容易被吹散,地面监测结果不能说明全部问题”。蒋大和进一步解释说,“北京市去年12月22日的冷空气南下看来属于冬季较弱的冷锋过程。”

  同时,尽管2016年12月22日霾在北京市的传输、扩散和累积现象不明显,但蒋大和认为,通过查阅全国霾分布图,京津冀雾霾实际上有向南输送的现象。

  可是,既然是冷风吹走了雾霾,为什么没有降温的体感?“冷气团太弱了。”蒋大和回答记者说,“这也是雾霾去也匆匆回也匆匆的原因。”

  水平风力大,污染物向高层扩散

  气象专家同样从三维角度解释了雾霾的“消失”。

  以1月2日的雾霾“消失”为例,中国气象局环境气象中心副主任张恒德表示,2日凌晨起,尽管地面风速很低,人体感受不明显,但通过风廓线仪观测,在距地面200~3000米高度,偏北风风力非常明显,并且北风比地面风来得要早。

  空气中污染物成垂直分布,当水平风力较大时,污染物也会垂直扩散。“冷空气抵达北京上空时,雾霾厚度已达到八九百米,碰巧地面风很小,200米高度往上的偏北风却非常明显,因此消减效应明显。”张恒德告诉《中国科学报》记者。但是与去年12月22日的过程不同,因1月2日冷气团弱,“2日中午整个空气层都又变成南风,霾很快又回来了”。

  正如金辉曾提到的:“严重雾霾,历来都是这样的原因:污染物排放量大是根本原因,不利于扩散的气象条件是直接原因。”诚然,雾霾消散,依然需要等待气象条件变化。

  中国气象科学研究院副研究员刘洪利1月7日在答记者问时表示,除非人为干预,例如关停工厂等,污染排放水平一般没有大的起伏。而气象条件驱动着雾霾变化,污染水平高、气象条件差就形成了雾霾事件。如果下雨或刮风,能够清除雾霾。“在相同排放条件下,气象因素的作用超过了70%”。

  《中国科学报》 (2017-01-12 第4版 综合)

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