中國科學報:風對治霾是在幫倒忙
隨著社會經濟的高速發展,北京和附近地區霧霾漸趨嚴重。“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額外補貼以及各種其他補助和設備(如面罩)。我國政府已將霧霾治理列為環境治理重點,國務院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,從氣象學角度,我覺得其中不少議論是誤區,至少不全面。
天:從長期看,風對治霾是在幫倒忙
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省市企業和工地限、停產3萬余家,城市車輛單雙號限行等),加上幾場北風及時驅散霧霾,北京一改往日灰頭土臉的“霾態”,藍天如洗,人稱“APEC藍”。媒體總結成功的原因是“人努力,天幫忙”。因為APEC一結束,霾又卷土重來。
但是,從長期來說,風對治霾作用實際是在幫倒忙。因為我國30多年來,北方平均風速和大風日數都是在減小的。例如最近10年,北京年平均風速從2.5米/秒降到了2.3米/秒,冬季降得更多。
其實北京風速減小,從我們日常生活感覺更為明顯。記得20世紀80年代以前,北京冬季大風是人們頭痛的災害性天氣。因為大風一起,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;即使關了窗,窗臺上仍有一層黃沙。
我國北方冬季風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,過去我們討厭北風沙塵天氣,但現在變成靠北風來吹散霧霾。而且因為現在北風也不太大,風沙也不嚴重。于是我們從討厭北風變成愛北風、盼北風了。這“一恨一愛”之間,對治霾來說,實際上正是反證了風“幫倒忙”的事實。
既然北京霾重有風速減小的重要原因,人們不禁會問:“誰偷走了北京的風?”
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降低了貼地面的風速,由于高空風的動量下傳,林后二十幾倍林高距離后風速會完全恢復。有人懷疑是內蒙古打造“風電三峽”(現在風電裝機容量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期間風電一刻也沒有停過。
所以,我國暖冬的出現,北方風速和沙塵暴的減小,并非因人。那是大氣環流自身的節律性變化。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,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:白天氣流進谷,稱谷風(北京為偏南風),夜間氣流出谷,稱山風(北京為偏北風)。晴天山谷風最顯,陰雨天消失。所以過去北京市晴到少云日子的天氣預報常常是,“白天北轉南,風力二、三級;夜間南轉北,風力一、二級”。因為溫差白天比夜間大,所以谷風比山風大。這種山谷風在平原上無風時照樣存在,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,為臨湘石油化工廠前期環境評估進行山谷風觀測,親眼見到晴夜中山風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的。
當然,山谷風也會有幫倒忙的時候,那是大氣中白天小北風,夜間小南風,即山谷風方向與大氣氣流方向相反時。但前者問題不大,因為小北風時天氣一般較好,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之中,但此時天氣一般不晴朗,空中水汽也多,此時山風幾乎為零。嚴重污染主要是偏南風輸送太行山前污染帶中的污染物和本地污染物疊加的結果。而且,實際上這種極小風速下,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,在京津冀平均風速分布圖上,北京城區還是一個比周圍風速都稍大的相對高值區!!人:治霾關鍵在人,但“城市風道”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,經濟損失就太大,例如僅石家莊市,據報道8天停工限產的總損失就超過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,北京市規委公布了6條城市風道的初步設想,征求意見。
其實,我認為這辦法并不靠譜。第一,風道的作用主要僅發生在貫通城市的風道之中;第二,城市中只有與風向一致的風道才能起到風道的作用,即城市風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、無風時!!實際上現在有的城市中局部城市風道也是有的。所以城市風道頂多只能“錦上添花”,而不能“雪中送炭”!!
于是,人們的目光轉向了氣象局,因為氣象局也是“管”霾的。可是,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。靠人有效控制和減少污染物的排放以及經濟轉型。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,最終主要還是靠轉移出污染企業的辦法。今年2月10日習總書記在中央財經會議上指出了“疏解北京的非首都功能”,北京市各區縣現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等。
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