氣象因子：灰霾產(chǎn)生的助推劑

灰霾天（資料圖）

改革開放以來，由于經(jīng)濟(jì)規(guī)模迅速擴(kuò)大和城市化進(jìn)程加快，大氣氣溶膠污染日趨嚴(yán)重，由氣溶膠污染造成的能見度惡化事件越來越多，我國部分地區(qū)灰霾天氣迅速增加。作為一種災(zāi)害性天氣，由灰霾引發(fā)的環(huán)境效應(yīng)問題和氣候效應(yīng)問題，廣泛地引起科學(xué)界、政府部門和社會公眾的關(guān)注，而成為熱門話題。那么，什么是灰霾？灰霾的主要成分是什么？我們所熟知的風(fēng)、溫、壓、濕等氣象因子在灰霾形成過程中又扮演了什么樣的角色呢？

“灰霾”一詞的科學(xué)定義最早出現(xiàn)于2002年12月15日在北京召開的“我國區(qū)域大氣灰霾形成機(jī)制及其氣候影響和預(yù)報(bào)預(yù)測研討會”上，由中國氣象科學(xué)研究院的青年科學(xué)家依據(jù)國外文獻(xiàn)中的“GrayHaze”直譯為“灰霾”，用以稱呼由于人類活動(dòng)增加導(dǎo)致的城市區(qū)域近地層大氣的氣溶膠污染導(dǎo)致能見度惡化現(xiàn)象。在中國氣象局《地面氣象觀測規(guī)范》中對“灰霾”有如下定義：“大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10公里的空氣普遍混濁現(xiàn)象，使遠(yuǎn)處光亮物體微帶黃、紅色，使黑暗物體微帶藍(lán)色。”而2010年頒布的《中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》則給出了更為技術(shù)性的判識條件：“當(dāng)能見度小于10公里，排除了降水、沙塵暴、揚(yáng)沙、浮塵等天氣現(xiàn)象造成的視程障礙，且空氣相對濕度小于80%時(shí)，即可判識為霾?！?/P>

由此可知，灰霾的核心物質(zhì)是大氣中懸浮的氣溶膠顆粒。正是由于顆粒物的散射、吸收帶來的消光作用，降低了空氣能見度，給人造成“霧蒙蒙”之感。顆粒物的全體家族稱為總懸浮顆粒物（TSP），按照大小可以分為巨粒子（如降水粒子、云霧粒子、沙塵）、粗粒子（如海鹽、土壤塵、火山灰）、細(xì)粒子（如硫酸鹽、硝酸鹽、有機(jī)物等）、超細(xì)粒子（如碳顆粒）等，其中容易造成灰霾天氣的主要是細(xì)粒子。細(xì)粒子也稱為PM2.5，是指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5微米的顆粒物，研究表明，我國城市中大量的PM2.5直接或間接地來源于燃燒過程。

我們知道，排入大氣中的污染物主要來源于自然排放和人類活動(dòng)的排放，在一段時(shí)期內(nèi)，無論是自然排放、還是人類活動(dòng)排放的氣溶膠粒子的總量是大致穩(wěn)定的，那為什么有時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的灰霾天氣，有時(shí)又是藍(lán)天白云呢？決定性的控制因素就是氣象條件。在不同的氣象條件下，同一污染源排放所造成的地面污染物濃度可相差幾十倍乃至幾百倍，這是由于大氣對污染物的稀釋擴(kuò)散能力隨著氣象條件的不同而發(fā)生巨大變化的緣故。

那么，影響灰霾形成的主要?dú)庀笠蜃佑心男┠兀?/P>

一、從大范圍看，需要合適的大尺度環(huán)流形勢。我們知道，大氣穩(wěn)定度和大氣對污染物的擴(kuò)散能力取決于高低空大氣環(huán)流的配置。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)通常采用500hPa和地面的天氣系統(tǒng)來分類，主要依據(jù)500hPa槽所處地理位置、移動(dòng)速度和方向以及相應(yīng)的地面高低壓系統(tǒng)的配置情況，灰霾天氣過程發(fā)生時(shí)的環(huán)流形勢可分為中阻塞性、南支槽型和緯向型三種。不論哪種形勢，對應(yīng)在地面上，我國東部均形成高壓控制的均壓場，水平氣壓梯度較小，導(dǎo)致地面風(fēng)速較小，且大氣層結(jié)穩(wěn)定，不利于污染物的擴(kuò)散。

二、從水平風(fēng)場看，出現(xiàn)氣流停滯區(qū)，近地面靜風(fēng)或弱風(fēng)現(xiàn)象增多。隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，大樓越建越高，增大了地面摩擦系數(shù)，使氣流經(jīng)城區(qū)時(shí)明顯減弱。靜風(fēng)現(xiàn)象增多，不利于大氣污染物向城區(qū)外圍擴(kuò)展稀釋，并容易在城區(qū)內(nèi)積累高濃度污染。

三、從熱力結(jié)構(gòu)看，邊界層存在強(qiáng)逆溫現(xiàn)象。通常情況下，在低層大氣中，氣溫是隨高度的增加而降低的。逆溫層好比一個(gè)鍋蓋覆蓋在城市上空，使城市上空出現(xiàn)了高空比低空氣溫更高的逆溫現(xiàn)象。污染物在正常氣候條件下，從氣溫高的低空向氣溫低的高空擴(kuò)散，逐漸循環(huán)排放到大氣中。但是逆溫現(xiàn)象下，低空的氣溫反而更低，導(dǎo)致污染物的停留，不能及時(shí)排放出去。

四、從濕度條件看，常伴隨強(qiáng)日照和低相對濕度。2010年出臺的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“QX/T113-2010，霾（灰霾）的觀測和預(yù)報(bào)等級”中規(guī)定相對濕度在80%以下基本判定為灰霾，而《廣東省灰霾天氣預(yù)警信號發(fā)布細(xì)則》則更具可操作性，當(dāng)相對濕度在80%～95%時(shí)，判定為霾或者輕霧。統(tǒng)計(jì)表明，相對濕度在40%～70%之間有利于灰霾及嚴(yán)重、重度灰霾天氣出現(xiàn)，尤以50%～60%時(shí)出現(xiàn)概率最高。

五、從垂直運(yùn)動(dòng)看，低層存在下沉運(yùn)動(dòng)、負(fù)渦度區(qū)和輻散層。負(fù)渦度區(qū)和輻散層作用于流場，使得對流層低層的下沉運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，從而抑制了近地層污染物的垂直擴(kuò)散，造成污染物積聚增多，灰霾強(qiáng)度加強(qiáng)，范圍擴(kuò)大。反之，上升運(yùn)動(dòng)、正渦度區(qū)和輻合層作用于流場，則促使灰霾減弱消散。

由此可見，灰霾的形成與氣象條件密切相關(guān)，當(dāng)城市中機(jī)動(dòng)車尾氣以及其它煙塵排放源排出粒徑在微米級的細(xì)小顆粒物，停留在大氣中，遇到逆溫、靜風(fēng)、低相對濕度等不利于擴(kuò)散的天氣出現(xiàn)時(shí)，就形成灰霾。

灰霾不僅能使能見度降低，導(dǎo)致交通事故發(fā)生，而且還能誘發(fā)呼吸道等多種疾病，危害人類的身心健康，同時(shí)對氣候以及生態(tài)環(huán)境造成較大危害。

目前，我國存在著4個(gè)灰霾天氣比較嚴(yán)重地區(qū)：黃淮海地區(qū)、長江三角洲、四川盆地和珠江三角洲，研究表明，無論是灰霾出現(xiàn)的次數(shù)還是灰霾天氣的污染程度，都呈現(xiàn)出增多增強(qiáng)的趨勢，且在短時(shí)間內(nèi)這種趨勢很難改變。這就要求我們共同關(guān)注灰霾，提高對灰霾天氣的認(rèn)識，加強(qiáng)灰霾天氣的監(jiān)測和預(yù)報(bào)，加深對灰霾成因的研究和理解，進(jìn)而科學(xué)、有效地預(yù)測和動(dòng)態(tài)調(diào)控污染物排放以治理灰霾天氣。

這對于減輕城市的空氣污染，保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。（作者：呂夢瑤）