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逆温层成雾霾“帮凶” 如何打破雾霾循环肆虐的怪圈?


逆温层成雾霾“帮凶” 如何打破雾霾循环肆虐的怪圈?

  上图 2015年12月28日,中国气象局举行座谈会详细介绍近期雾霾发生发展情况。中图2015年12月28日,中央气象台气象工作人员正在分析雾霾发生发展情况。下图 2015年12月28日,中国气象局专家介绍我国雾霾发生发展相关情况。本报记者 杜芳摄

  岁末年初,雾霾频扰,灰蒙蒙的天气反反复复地破坏着人们的好心情。特别是京津冀地区,空气质量几度爆表,2015年12月23日、26日,冷空气都曾努力清扫出一抹蓝色,无奈比起雾霾仍然势单力薄,只能匆匆走个过场。人们陷入了无比困扰的“雾霾”循环曲,几乎是眼一闭、一睁,又是一片昏天暗地。

  因此,许多人萌生了比盼望新年更强烈的愿望,就是每天都能看见蓝天白云。为什么雾霾总是频频来袭?如何打破“霾”循环怪圈?深陷霾扰,该如何科学应对?《经济日报》记者走进中国气象局试图寻找破“霾”之道。

  逆温层成雾霾“帮凶”

  雾和霾是自然界中能使能见度降低的两种不同的天气现象。窗外的昏天暗地究竟是雾是霾,不少人表示“傻傻分不清楚”。

  中国气象局环境气象中心首席预报员马学款介绍,雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的水汽凝结物,雾滴肉眼可见,常呈乳白色,使水平能见度小于1公里,高山、海滨、乡村常见,城市群区域较少见。而霾是大量细微的颗粒物均匀地浮游在空中,这些微小颗粒物尺寸大多数小于1微米,肉眼不可见,它们使空气混浊,水平能见度小于10公里。

  组成霾体的细小颗粒物从何而来呢?专家表示,这些颗粒物主要来自工业排放、汽车尾气、建筑扬尘等人类活动直接排放,还来自于气态污染物二次转化形成的二次气溶胶,以及自然界火山爆发、森林火灾等排放。我国东部目前的严重霾污染主要是人类活动形成的,尤其是二次气溶胶,在城市群区域占细粒子的70%以上。

  这些悬浮的细小颗粒物本来在各处漫无目的地飘摇散落,无意危害人间,是一股神奇的力量将他们召唤聚集,终成四面“霾”伏之势,这就是雾霾的帮凶——逆温层。

  马学款说,逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空,使城市上空出现了高空比低空气温更高的逆温现象。污染物在正常气候条件下,从气温高的低空向气温低的高空扩散,逐渐循环排放到大气中,但是逆温现象下,低空的气温反而更低,导致污染物的停留,不能及时排放出去。

  逆温层阻碍了空气的垂直对流运动,抑制了烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散,几十米甚至几百米厚的逆温层像一层厚厚的被子罩在城市的上空,近地面的污染物“无路可走”,只好“原地不动”,越积越厚,烟尘遮天蔽日,空气污染势必加重。

  冬季更加容易发生雾霾便与逆温层有关。专家介绍,冷空气的密度要比暖空气的大,简单来说就是,冷空气总想往下沉,而暖空气总想往上跑。在冬季,夜间,地面向外发出大量辐射,迅速降温,而由于白天接收到的太阳辐射又相对较少,这样就造成了近地面空气温度低,而高层空气温度高,因此近地面的冷空气不会向高空运动,高层的暖空气也不愿意降落到地面,于是各自保持着稳定的状态,在垂直方向上也就没有了空气交换,这样更容易形成雾霾。

  雾霾也可以算“城市病”并发症之一。随着城市建设的迅速发展,大楼越建越高,增大了地面摩擦系数,使风流经城区时明显减弱。静风现象增多,不利于大气污染物向城区外围扩展稀释,并容易在城区内积累高浓度污染。

  关键在于减少污染排放

  2015年入冬以来,京津冀地区出现四次严重雾霾过程,短到3天,长到7天,其中,2015年12月19日至25日的京津冀雾霾过程中,重度霾面积达35.2万平方公里,PM2.5峰值浓度:北京、河北中南部超500微克/立方米,河北南部局地超过1000微克/立方米。此次过程影响范围最广、持续时间最长,污染程度接近去年最强重污染过程。

  记者2015年12月28日采访时获悉,未来几天,还有两次雾霾过程,但是不会有持续性雾霾,为间歇性雾霾,程度偏轻。

  面对雾霾高调的单曲循环模式,“暂停键”在哪里?马学款表示,在大气污染排放短期内难以根本改善的情况下,气象条件尽管只是重污染天气形成的诱因,但实际上已经成为重污染天气形成和消散的首要因素,特别是京津冀地区,一旦静稳天气建立和持续,必然形成空气重污染。

  因此,短期内制止雾霾需要气象上出大招。专家介绍,大气中的污染物想要稀释扩散,一般有三种方式——水平扩散、垂直扩散和雨雪沉降作用。

  水平扩散主要看风速,如果风够大,那么污染物就可以很快被吹散。但是风不能一直刮,冷空气活动间歇期往往风速小甚至静风,就给污染物堆积提供了条件。2015年11月以来,华北黄淮雾霾频发,其中一个原因就是冷空气强度弱,小风日数多,造成污染物水平扩散能力差。

  “大气污染物的扩散除了水平扩散还有垂直扩散。”马学款说,污染物还可以向天空,更高的地方扩散。一般情况下,大气温度的分布上冷下暖。近地面气团温度高,质量轻,就会向上飘,这样就会出现大气的垂直运动。这种具有垂直交换作用的大气层叫做混合层。如果混合层高度高,意味着它的垂直运动空间大,有利于污染物向高空扩散;反之,则说明垂直扩散能力差。近期雾霾频发的另一原因就是因为大气层结稳定,混合层顶高度低,抑制了污染物的垂直扩散。

  当然,能一扫雾霾的“风局长”“雨局长”并不好请,需要足够的气象条件才能约到。除了等老天爷帮忙,可否发挥人的主观能动性制造这样的气候条件?换言之,人工消除雾和霾可行吗?

  据中国气象局介绍,目前国内外尚没有只针对雾和霾天气过程开展的人工影响天气活动,仅有通过人工消雾作业来设法达到消除和减轻雾害的技术尝试。向高空喷水、喷雾的雾炮车能够增加近地面的湿度,对地面扬尘有抑制作用,对PM10以上的大颗粒物能够起到一定的湿沉降作用。而对于PM2.5一类的细小颗粒物,湿度的增加反而会造成细小颗粒物的吸湿增长,不利于减轻霾。

  当然,气象不是解决雾霾的最终出路,要想让雾霾循环曲永久停播,根本方法还是要依靠一系列综合措施减少污染排放。中国气象科学院大气成分研究所副研究员刘洪利告诉记者,近年来,一些地方措施有力,雾霾治理取得了明显成效。“新疆乌鲁木齐2013年以前在空气污染严重城市中排名前列,经过将烧煤取暖改为天然气取暖、电厂外迁等系列举措调整能源结构后,空气质量已经大为改善,成功退出了空气严重污染城市行列。”刘洪利说。

  如何应对四面“霾”伏

  雾霾已经深刻地影响到生产生活的各个方面,它虽然不像狂风、暴雨、暴雪、雷电那么直接和猛烈,却常常导演出一幕幕令人心烦的“恶作剧”:计划好的航班因此而延误,安排好出行路线却被告知高速关闭,鼻炎咽炎呼吸道疾病又复发了,长期见不到阳光的大棚蔬菜又要遭殃了……

  “当前,对气象条件的实时监测、准确预报、提前预警是应对重污染天气的关键基础和重要前提。”马学款说。

  实际上,霾是气象部门的传统预报项目。根据世界气象组织的规定,中国气象局开展了霾的短时(1—12小时)、短期(1—3天)、中期(4—10天)及长期(10天以上)预报预警,并依托国家突发事件预警信息发布系统、社会媒体及时发布预报预警信息。气象部门的霾预警信息已成为政府启动大气污染应急防治的主要依据,被社会广泛接受。

  为了掌握雾霾动态,全国共有272个PM10、267个PM2.5、156个PM1观测站以及其他主要大气污染物观测站,可对大气污染物、散射特性等获取逐小时观测资料。此外,天上有7颗风云系列卫星可动态遥感监测全球和区域大气污染空间分布、传输扩散规律和发生发展变化,提供沙尘范围、垂直能见度、气溶胶光学厚度等10类大气环境卫星遥感监测产品。在京津冀、长三角、珠三角等重点区域,还建设了11个边界层垂直梯度观测站,6部激光雷达,可动态监控大气污染的垂直分布和扩散轨迹。


  随着对严重雾霾天气过程的应急要求越来越高,多部门通力合作势在必行。马学款介绍,环保部门重点在空气质量监测和源分析,气象部门则重在污染气象条件的分析和预报,包括雾霾的预报预警。气象部门致力于与环保部门建立完善的沟通交流和数据共享机制以及区域重污染天气联合会商预报预警机制,并积极探索重污染天气联合应对机制。目前双方已联合发布重污染天气预警,部分省(自治区、直辖市)已联合开展空气质量预报。  马学款说,从上世纪80年代,气象部门即着手大气环境监测网络建设。目前,已经建立集地面观测、卫星遥感观测以及边界层垂直观测、激光雷达、移动观测为一体,气象、环境要素相综合的多要素、立体化观测网络。

  除了相关部门积极应对,及时发布雾霾相关信息外,公众在接收到相关预警后,也要学会保护自己。专家提醒,霾天气人们应该尽可能减少出门,取消晨练等户外活动。出门时,最好戴上医用口罩防护。N95、KN90等型号的专业防护口罩密封性强、孔径非常小,对PM2.5有很好的防护作用。室内活动时,宜关闭门窗,使用空气净化器,待到霾散时再开窗换气。此外,雾霾天气容易引发交通安全事故,出行需要更加小心谨慎。雾霾天气时气压低,湿度大,人体无法排汗,会提高心脏病的诱发几率,此外,雾霾中的颗粒物还容易诱发呼吸道疾病,造成上呼吸道感染,对此应该特别注意防范。

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