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大雾的萧何——东南风——中央台近7年来首个红色大雾预警天气解读

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雾和霾是自古就有的天气,本来一个主湿一个主干各是各,但工业化之后有时候不那么泾渭分明,常混杂出现。当前中东部的大范围低能见度天气中,有传统洁净雾区,有非洁净雾区,有干的霾区。在这个天气过程中,来自东海的洁净潮湿的东南风深入华北平原内陆,扮演了有时候降低能见度有时候增加能见度的复杂作用,可谓成也萧何败也萧何。尽管霾天气再度大范围降临,但并不能以此否认近年来污染治理的成效,这次过程PM2.5的浓度大致相当于10年前同类气象条件过程的三分之一,相信未来会更好,但想要完全消除,恐怕只有去工业化了。

一、霾与雾一样自古有之工业化后增多

雾和霾自古就有,都是国际通行气象观测的中的天气类别之一。雾是小水滴的集群,相当于地面上的云;霾是干燥环境下的细小颗粒物(即气溶胶)集群,浓度高了同样导致能见度降低。

工业化之前,雾大多是洁净的,太阳一出晒干水滴雾就消散然后天空很通透;霾则大多不洁净,太阳底下依然灰蒙蒙,自然界有很多气溶胶如沙尘、花粉、盐粒、火山灰等。雾是雾霾是霾,本来泾渭分明。一个简单小判识标准是:能被太阳晒没的就是雾,不能被太阳晒没只能被风刮没的就是霾。(当然了不是所有的雾都能被晒没,还有其它气象条件在制约)

工业化之后,人为气溶胶(主要是各种各样类型的燃烧化石能源)大大增多,霾天气变多也就自然而然。当增多的气溶胶遇到高湿环境,雾和霾的清晰界限就被打破了:这一方面因为气溶胶会吸湿增长,哪怕没有饱和也可以加重低能见度;另一方面它可以成为雾滴的凝结核,于是当饱和空气中有大量气溶胶的时候,有雾也有霾,有时(夜间气温降低湿度增大)雾有时(白天蒸发雾消霾留)霾。岛国英国最早工业化,而伦敦近海有大河,所以是雾都。

二、本轮雾、霾天气过程中的“萧何”

1、中央气象台罕见发布大雾红色预警

最近几天我国中东部有大范围雾、霾天气过程,中央气象台自2017年1月之后首次发布大雾红色预警,将近7年来的首次。

中央气象台早先也有霾的预警,但由于现今的霾主要由污染造成,而污染并不归气象局管,为避免不必要的重复甚至混淆,中央气象台不再发布霾预警,但有常规的霾天气预报。

仔细对比上面两图,不难发现区域并不完全重合,雾偏东南、霾偏西北,为何如此?这也是本文要说的核心。

2、雾、霾的一般日变化特点

本文最感兴趣的是雾区的分布、强度和变化,这一点在昨天的短文中已经提及,演变至今天更加复杂了一些,下面尽量以最简形式对这次过程雾、霾天气成因和演变的主干,给出我的个人理解,不一定准确。

先对比今日(12月29日)08时和14时的能见度,08时可以代表最冷最强的时候,由于冷空气还没有到,所以14时的变化主导是太阳照射加温作用,这里可以应用前面的简要判识法——能被晒没的约等于洁净纯雾。

日晒的作用主要有两个:1)加热蒸发雾滴;2)加热底层使污染物向上空垂直输送(热升冷降)。前者会直接消雾,后者会使霾减轻。所以上图中几乎所有地方的能见度都改善了。但是如果没有明显的水平风到夜间冷却后一切都会恢复——这就是日变化。那有没有水平风呢?有的。

3、来自东海的洁净湿空气——大雾的萧何

这股风就是来自东海的东南风,它有3个特点:湿、洁净、持续。这三个特点与污染物分布一起主导了整个过程中雾、霾的变化。

先说污染物的分布区域,一句话就说清了:污染的主要源地在华北平原,然后风吹向哪里决定了污染物的分布变化也大致就是霾的区域。静风——本地;南风——向江淮、江汉扩散;北风——向燕山、太行山前堆积。

再说这股东南风三个特点的影响:

持续:它能从长三角一路向西北抵达京津冀;

洁净:它所过之处会不同程度造成PM2.5浓度的下降(刨除日变化之后)——这使能见度变好;

湿:它提供的水汽既有利于大雾产生,又有利于霾加强——这使能见度变差。

又湿又洁净,所以它对于低能见度而言,就好像萧何之于韩信,成也有它败也有它。又因为它是不断移动扩展随时间变化的,所以影响到很多地方,表象复杂。但我们可以理出主线。

具体的影响方式和影响结果大致归纳如下几点:

1)、洁净潮湿东南风直接控制的区域,是洁净大雾,主要在江苏东部和上海;

2)、它们前进方向的外围也就是北面的山东河北,和西面的江苏西部、安徽、河南变化比较复杂,会因洁净东南风未到和已到而不同;

3)洁净东南风未到:PM2.5浓度会升高,能见度并不会很差,(因为相对干,霾为主,霾比雾能见度高,雾也是轻雾为主);

4)洁净东南风已到:清洗中和和替换作用会使PM2.5浓度下降,但同时气溶胶会疯狂吸湿增长,霾可能转变为大雾,则能见度变差。

5)在上述机制之下,从昨天以来,洁净区域总体上在从东南向西北扩展或,过程中洁净效果逐渐下降,水汽提供则一直持续;强浓雾区域分为两部分,一部分在江苏东部保持洁净大雾,另一部分围绕在洁净东南风的前部北面和西侧翼——现在再回头看上面的能见度图是否更清晰了呢?。

可能有的人已经晕了,奉上图:

沿东南风路径及其边缘取4个城市,看其PM2.5昨日以来的变化,方便读懂这个过程:

三、10年前后的相似气象条件霾过程对比证明污染治理卓有成效

“说好的污染治理呢,怎么霾又来了?”这可能会成为疑问,但这个问题,就跟“说好的暖冬呢,怎么寒潮来了”一样,乍听有理其实完全没逻辑。

暖冬是指全冬天全国平均气温偏高的现象。寒潮是一次天气过程影响的部分区域,两者一个是长期平均气候现象,一个是短时天气现象,根本不是一个维度,也就谈不上矛盾,同时出现一点毛病没有,历史上最暖的暖冬中寒潮也从来没缺席过,而最寒冷的冷冬里也会有阶段性的偏暖时段。

污染有没有成效,要对比。如果大家回忆一下,10年前的霾过程很多,AQI动辄破表(大于500),大过程的PM2.5浓度平均都是300+,峰值7-800很常见。2014年1月14-19日有一次大范围霾过程,这是当时石家庄一个测站的数据:

本次过程的雾和霾都是近年来最强的过程之一了,所以足以代表当前的最糟糕情况来对比十年前。下面是石家庄同一个测站的最近几天的观测,虽然还没有达到峰值还会涨一涨,但是不会有太大的上升空间了。

再比一个本次过程已经完成了一个霾周期的徐州吧:

可见,感受和数据都清楚说明了近年来的污染治理有很大的成效。

如今的大过程PM2.5的浓度大致相当于10年前同类气象条件过程的三分之一,随着国家的科技进步、经济转型提升等改变,我们完全有理由相信未来会更好。但是完全根除,则要想一下我们是否能接受去完全去工业化了。

最后说一下:本次大范围的雾、霾过程从明天(30日)下午开始自北向南就结束了。

---全文完---

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