?? 一、 影響細(xì)顆粒物污染的氣象因素有哪些
大氣環(huán)境質(zhì)量與直接影響它的天氣過程(氣象條件)關(guān)系緊密,細(xì)顆粒物(PM2.5)濃度季節(jié)變化特征除與季節(jié)性的污染排放有關(guān)外,也和氣象因素有關(guān),主要包括風(fēng)速、溫度、濕度、光輻射強(qiáng)度、降雨量等。
風(fēng)速的影響主要表現(xiàn)在加快PM2.5的傳輸和擴(kuò)散,當(dāng)遭遇特定風(fēng)向,可造成周邊污染物氣團(tuán)向特定區(qū)域的輸送。
溫度會影響PM2.5中的水分含量及一些半揮發(fā)性物質(zhì)的含量,同時也影響某些大氣化學(xué)反應(yīng)的速率。
濕度除影響PM2.5的含水量外,同時也是影響大氣化學(xué)反應(yīng)的重要因素(濕度對SO42-、NO3-、NH4+及C2O42-的濃度影響均非常顯著)。
大氣環(huán)境質(zhì)量與氣象因素密切相關(guān)
二、逆溫是一種加劇重污染天氣的典型大氣現(xiàn)象
大氣污染物除了水平擴(kuò)散,還能向天空垂直擴(kuò)散。
在低層大氣,大氣溫度隨著高度增加而下降,每上升100米,溫度降低0.6℃左右。
也就是說,在數(shù)千米以下,一般是低層大氣溫度高、密度小,高層大氣溫度低、密度大。
這種大氣層結(jié)構(gòu)容易發(fā)生上下對流運(yùn)動,可將近地面層污染物向高空和遠(yuǎn)距離輸送擴(kuò)散, 從而使地面上空污染程度減輕。
在某些天氣條件下,地面上空的大氣中會出現(xiàn)氣溫隨高度增加而升高的規(guī)象,氣象學(xué)上稱它為“逆溫”。
發(fā)生逆溫現(xiàn)象的大氣層稱為“逆溫層”,這種現(xiàn)象在冬季尤其常見。
當(dāng)氣溫呈現(xiàn)下低上高的狀態(tài)而出觀“逆溫層”的時候,它就像大被子一樣覆蓋在近地面,阻礙空氣的垂直對流運(yùn)動,使混合層高度由較高時的上干米,大幅降低至幾百米甚至幾十米,導(dǎo)致污染物的擴(kuò)散受到抑制而大量聚集在近地面上空。
污染物集中在低層大氣中出現(xiàn)霾時,氣溶膠的總效應(yīng)是“冷卻效應(yīng)”,使得低層降溫幅度高于上層,使得逆溫加重,大氣層結(jié)①更加穩(wěn)定。
①大氣層結(jié)(atmospheric stratification)是大氣中溫度、濕度等氣象要素的垂直分布。不同的大氣層結(jié)對天氣、大氣物理情況有不同的影響。一般用穩(wěn)定度來度量,不同的穩(wěn)定度影響到湍流的產(chǎn)生,也會影響到多種天氣現(xiàn)象的形成。
逆溫形成污染、污染加劇逆溫......惡性循環(huán)、越來越重,不利于污染物的擴(kuò)散和稀釋。
氣象條件不好時產(chǎn)生的逆溫現(xiàn)象會加劇重污染天氣
三、全球氣候變化對灰霾天氣的形成有一定影響
以全球變暖為主要特征的氣候變化會使大氣層結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。
也就是說,在全球變暖的氣候變化背景下,大氣邊界層穩(wěn)定度、冬季小風(fēng)日數(shù)、大氣環(huán)境容量等方面發(fā)生變化,容易導(dǎo)致霾不斷加重。
從氣象條件上分析,我國東部地區(qū)處在副熱帶干旱和半干旱區(qū)的下游地區(qū),又是全球中低緯度陸地低層平均大氣穩(wěn)定度最強(qiáng)的地區(qū),具有形成霾天氣的自然條件。
特別是近幾十年來氣候變化使我國平均風(fēng)速下降、小雨日數(shù)減少,不利于污染物的擴(kuò)散。
全球氣候變化對區(qū)域氣候的影響仍處于初步研究階段
2017年美國佐治亞理工學(xué)院地球與大氣科學(xué)系的一項研究表明,全球氣候變化導(dǎo)致極地北冰洋海冰消融與西伯利亞降雪增加,改變了區(qū)域大氣環(huán)流結(jié)構(gòu),可能加劇了中國近年來冬季空氣污染的問題,一定程度上揭示了氣候變化與霧霾之間的關(guān)系。
研究小組收集了包括氣象能見度觀測與衛(wèi)星監(jiān)測數(shù)據(jù)在內(nèi)的相關(guān)資料,基于地表風(fēng)速與逆溫強(qiáng)度創(chuàng)建了一個空氣污染潛勢指數(shù)(PPI),以此衡量中國東部地區(qū)的污染擴(kuò)散條件。
在冬季,工業(yè)與機(jī)動車排放的大量空氣污染物通過水平擴(kuò)散或垂直混合來有效清除。
一旦這些大氣的清除機(jī)制在靜穩(wěn)天氣條件下失效,空氣污染物便開始累積。
發(fā)生于2013年1月的事件就像是“有人關(guān)掉了通風(fēng)扇以阻止區(qū)域空氣自然流通凈化”。
此外,在進(jìn)一步研究包含極冰、 雪蓋、厄爾尼諾等各種主要?dú)夂蛞蜃拥挠绊懞?,研究小組發(fā)現(xiàn),中國地區(qū)靜穩(wěn)天氣條件與北極海冰和中高緯度西伯利亞地區(qū)雪蓋的變化密切相關(guān),認(rèn)為海冰減少與雪蓋增加導(dǎo)致影響中國的西伯利亞高壓脊減弱,由此減小了海陸氣壓與溫度梯座,并導(dǎo)致東亞冬季風(fēng)傳播路徑向東偏移,這一變化降低了中國東部地區(qū)的地表風(fēng)速,并創(chuàng)造了區(qū)域大范圍的靜穩(wěn)天氣條件。
不過,對于這個結(jié)論,專家們看法不一。
專家學(xué)者意見不一
美國德克薩斯農(nóng)工大學(xué)張人一教授指出,這項研究尚不足以證明北極海冰快速融化與中國重度霧霾之間的因果關(guān)系。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院院長、中國工程院院士賀克斌告訴新華社記者,這篇文章從一個方面解釋了華北平原近幾十年平均風(fēng)速一直在減小的原因,但產(chǎn)生空氣污染的內(nèi)因是污染物排放,外因是氣象。
長期氣象條件趨于不利將使中國需要通過更大幅度的污染物減排來實現(xiàn)空氣質(zhì)量改善目標(biāo)。
控制污染物排放才是治理大氣環(huán)境污染問題的關(guān)鍵
本文節(jié)選于《大氣細(xì)顆粒物污染》,由中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會編著。
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