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氣象專家:北京治霾的天、地、人

時間:2015-03-13來源:中國科學(xué)報 作者:林之光

■林之光

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展,北京和附近地區(qū)霧霾漸趨嚴重。“霧霾”一詞在2012年和2013年兩度成為年度十大熱詞之首。北京霧霾之重,使外企和跨國公司不得不給員工加發(fā)額外補貼以及各種其他補助和設(shè)備(如面罩)。我國政府已將霧霾治理列為環(huán)境治理重點,國務(wù)院2013年9月早就公布了《大氣污染防治行動計劃》(簡稱“國十條”)。北京市宣布愿意犧牲GDP一個百分點的增速以防治大氣污染;北京市長曾向國務(wù)院立下軍令狀,完不成減霾指標“提頭來見”??因此,媒體上治霾議論很是熱烈。不過,從氣象學(xué)角度,我覺得其中不少議論是誤區(qū),至少不全面。

天:從長期看,風(fēng)對治霾是在幫倒忙

去年11月APEC期間,由于政府采取強力人為措施(北京及周圍6省市企業(yè)和工地限、停產(chǎn)3萬余家,城市車輛單雙號限行等),加上幾場北風(fēng)及時驅(qū)散霧霾,北京一改往日灰頭土臉的“霾態(tài)”,藍天如洗,人稱“APEC藍”。媒體總結(jié)成功的原因是“人努力,天幫忙”。因為APEC一結(jié)束,霾又卷土重來。

但是,從長期來說,風(fēng)對治霾作用實際是在幫倒忙。因為我國30多年來,北方平均風(fēng)速和大風(fēng)日數(shù)都是在減小的。例如最近10年,北京年平均風(fēng)速從2.5米/秒降到了2.3米/秒,冬季降得更多。

其實北京風(fēng)速減小,從我們?nèi)粘I罡杏X更為明顯。記得20世紀80年代以前,北京冬季大風(fēng)是人們頭痛的災(zāi)害性天氣。因為大風(fēng)一起,不僅天氣嚴寒,而且沙塵滿天,天色變成黃色甚至紅色。婦女上街頭上都要包半透明的大紗巾,男人即使戴帽,回家仍要洗臉、洗頭,甚至刷牙;即使關(guān)了窗,窗臺上仍有一層黃沙。

我國北方冬季風(fēng)速減小開始自上世紀80年代后期,正是暖冬期開始。因為暖冬意味著北方南下冷空氣減少、減弱。而冷空氣大風(fēng)正是沙塵起飛的動力,所以那時沙塵天氣也明顯減少。

所以,過去我們討厭北風(fēng)沙塵天氣,但現(xiàn)在變成靠北風(fēng)來吹散霧霾。而且因為現(xiàn)在北風(fēng)也不太大,風(fēng)沙也不嚴重。于是我們從討厭北風(fēng)變成愛北風(fēng)、盼北風(fēng)了。這“一恨一愛”之間,對治霾來說,實際上正是反證了風(fēng)“幫倒忙”的事實。

既然北京霾重有風(fēng)速減小的重要原因,人們不禁會問:“誰偷走了北京的風(fēng)?”

有人懷疑是三北防護林的阻擋,其實不是。樹木只是在近距離內(nèi)降低了貼地面的風(fēng)速,由于高空風(fēng)的動量下傳,林后二十幾倍林高距離后風(fēng)速會完全恢復(fù)。有人懷疑是內(nèi)蒙古打造“風(fēng)電三峽”(現(xiàn)在風(fēng)電裝機容量1900萬千瓦,已近三峽水電站),但也不是。道理是一樣的。因為那里距北京有400公里之遙,而且APEC期間風(fēng)電一刻也沒有停過。

所以,我國暖冬的出現(xiàn),北方風(fēng)速和沙塵暴的減小,并非因人。那是大氣環(huán)流自身的節(jié)律性變化。但這種變化不是一年兩年能變回來的,動輒幾十年!

地:簸箕地形對治霾不見得都是幫倒忙

說到北京的霾因,許多(包括氣象)專家多說北京簸箕地形(北有燕山,西有太行山,西北高東南低)不利氣流暢行,是霾重的重要原因。

其實,這種觀點只是說到了問題的一個方面,即阻礙氣流運行方面。沒有說到這種地形(類似寬口山谷地形)也能自己制造風(fēng),多少也能起到自凈作用的一面。

因為,在山谷中,由于谷中同高度上,坡上和谷中大氣之間的溫差,造成氣壓差,形成山谷風(fēng):白天氣流進谷,稱谷風(fēng)(北京為偏南風(fēng)),夜間氣流出谷,稱山風(fēng)(北京為偏北風(fēng))。晴天山谷風(fēng)最顯,陰雨天消失。所以過去北京市晴到少云日子的天氣預(yù)報常常是,“白天北轉(zhuǎn)南,風(fēng)力二、三級;夜間南轉(zhuǎn)北,風(fēng)力一、二級”。因為溫差白天比夜間大,所以谷風(fēng)比山風(fēng)大。這種山谷風(fēng)在平原上無風(fēng)時照樣存在,可以幫助輸送污染大氣。例如我們上世紀70年代在湖南臨湘山區(qū),為臨湘石油化工廠前期環(huán)境評估進行山谷風(fēng)觀測,親眼見到晴夜中山風(fēng)氣流把施放的滿谷白煙,像河水一樣,靜靜地輸向下游。而此時山梁上測點是基本無風(fēng)的。

當然,山谷風(fēng)也會有幫倒忙的時候,那是大氣中白天小北風(fēng),夜間小南風(fēng),即山谷風(fēng)方向與大氣氣流方向相反時。但前者問題不大,因為小北風(fēng)時天氣一般較好,又是白天,污染物還可以通過熱對流向高空擴散。后者則也往往正是大氣污染最嚴重的時候,即處在冷空氣前的暖區(qū)之中,但此時天氣一般不晴朗,空中水汽也多,此時山風(fēng)幾乎為零。嚴重污染主要是偏南風(fēng)輸送太行山前污染帶中的污染物和本地污染物疊加的結(jié)果。而且,實際上這種極小風(fēng)速下,地形對氣流運行的阻礙(輸送霾)作用,相對也越小。

由此可見,地形確實不是北京多霾的主要原因。否則,為什么同是北京,改革開放前污染小而現(xiàn)在嚴重;為什么地形比北京有利的石家莊等太行山前污染帶卻反比北京霾重。實際上,在京津冀平均風(fēng)速分布圖上,北京城區(qū)還是一個比周圍風(fēng)速都稍大的相對高值區(qū)!

人:治霾關(guān)鍵在人,但“城市風(fēng)道”不是正道

其實,從霾成因看,天和地都只是外因,人才是主要矛盾。

但顯然,靠APEC期間人們戲稱的“休克式治霾”是不能持久的。別的不說,經(jīng)濟損失就太大,例如僅石家莊市,據(jù)報道8天停工限產(chǎn)的總損失就超過60億元。

所以,幾年前就有人想出了建造“城市風(fēng)道”的辦法,把污染物快速從城市中水平輸送出去。2014年11月,北京市規(guī)委公布了6條城市風(fēng)道的初步設(shè)想,征求意見。

其實,我認為這辦法并不靠譜。第一,風(fēng)道的作用主要僅發(fā)生在貫通城市的風(fēng)道之中;第二,城市中只有與風(fēng)向一致的風(fēng)道才能起到風(fēng)道的作用,即城市風(fēng)道的作用是局部性的;第三,城市霾最嚴重的時候恰恰是小風(fēng)、無風(fēng)時!實際上現(xiàn)在有的城市中局部城市風(fēng)道也是有的。所以城市風(fēng)道頂多只能“錦上添花”,而不能“雪中送炭”!

于是,人們的目光轉(zhuǎn)向了氣象局,因為氣象局也是“管”霾的?墒,這恰恰是氣象部門的短板,“有力使不上”。因為氣象治霧霾的辦法一般只有兩個,即人工降水(雨或雪)和人工消霧。人工降水需要能作業(yè)的云層,而這個條件是很苛刻的,重污染天氣一般恰恰不具備人工降水條件。即使有能作業(yè)的云層,效果也不一定都樂觀。所以世界上也沒有聽說哪個國家用人工降水來消霾的。人工消霧比人工降水容易點,但消得了霧,卻消不了霾。因為水滴霧消失了,霾顆粒還在。而且,歸根結(jié)底,人工降水和人工消霧都是局地性的,不可能消除我國大范圍的霧霾。

所以,從上分析可知,北京霧霾的成因不怨天,不怨地,只怨人;北京治霾也是“不靠天,不靠地,只靠人”,解鈴還須系鈴人?咳擞行Э刂坪蜏p少污染物的排放以及經(jīng)濟轉(zhuǎn)型。有專家舉出例子,倫敦市(1954年冬大氣污染事件曾死亡4000多人)治霾,最終主要還是靠轉(zhuǎn)移出污染企業(yè)的辦法。今年2月10日習(xí)總書記在中央財經(jīng)會議上指出了“疏解北京的非首都功能”,北京市各區(qū)縣現(xiàn)正在多方面落實行動,其中包括今年將退出不符合首都功能定位的百余家污染企業(yè)等。(作者系中國氣象科學(xué)研究院研究員)

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