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雾霾污染的周期性：潮汐组合的双周循环
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雾霾污染的周期性：潮汐组合的双周循环
杨学祥，杨冬红
最近中科院地球环境研究所铁学熙与长三角环境气象预报预警中心许建明团队合作的一篇论文发表在《Scientific Reports》（《科学报告》）上，文章首次研究了极端气候事件——厄尔尼诺现象对我国霾污染的影响，此项研究说明了一个重要的问题，即极端气候事件和我国区域性霾污染有着重要的相互联系，解释了极端气候事件对不同区域霾污染的复杂影响，为我国在全球气候变化背景下霾污染的治理提供了科学依据。
铁学熙说：“根据我们的研究，秋冬季节北京地区的霾污染有很强的周期性，一般4—7天，大都产生于两次冷空气的间歇期，其持续时间和严重程度与气象条件关系密切，主要是风向、风速和大气边界层。并与北京的特殊地形有关。在东南风或南风的影响下，来自河北、天津、山东、河南等南部省市的污染气团向北传输，受到燕山、太行山的阻挡，容易在北京及周边地区快速累积形成重霾事件。”
雾霾的双周循环
跨越2016和2017两年的北京史上最长重污染橙色预警1月7日20时解除。事实上，我们很早就预测到元旦雾霾的发生。
我们在2016年12月28日指出：2017年暖元旦要防雾霾
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1023757.html
2017年元旦放假调休日期为：1月1日（星期日，元旦）放假，1月2日（星期一）补休。
我们在2016年10月18日指出，2016年12月29日潮汐组合有利于暖空气活动（南风）和雾霾形成：
潮汐组合E：12月29日为月亮赤纬角最大值南纬18.95967度，12月29日为日月大潮。两者强叠加，潮汐强度大，地球扁率变小，地球自转变快，有利于厄尔尼诺发展（强），潮汐使赤道空气向两极流动，可激发地震火山活动和暖空气活动，有利于低层偏南风的发展，带来较多水汽，造成部分地方出现大雾天气（强）。
本月天文奇点相对较集中，相互作用增强，可激发极端事件发生。2016年9-12月地震活动进入高潮。12月雾霾活动进入高潮。本月为地球自转加速阶段，不利于拉尼娜发展，潮汐组合类型也不利于拉尼娜发展。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1009483.html
2017年1月5-6日潮汐组合有利于雾霾的清除：
潮汐组合A：1月5日为月亮赤纬角最小值南纬0. 00034度。1月6日为日月小潮。两者强叠加，潮汐强度小，地球扁率变大，自转变慢，有利于拉尼娜发展(弱)，潮汐使两极空气向赤道流动，可激发地震火山活动和冷空气活动(弱)。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1015948.html
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1023757.html
根据2014年1-2月潮汐组合对雾霾影响的检验结果，有利于雾霾发生的潮汐组合特点是，处于月亮赤纬角最大值、有利于厄尔尼诺形成、有利于南风和暖空气活动；有利于雾霾清除的潮汐组合特点是，处于月亮赤纬角最小值、有利于拉尼娜形成、有利于北风和冷空气活动。两种类型的潮汐组合具有双周变换周期，即两次冷空气活动间歇期为7天。这些特点完全符合铁学熙等人论文的研究结论。
中科院地球环境研究所铁学熙与长三角环境气象预报预警中心许建明团队合作的论文提供了新的证据。
参考文献
1. Li Guoqing. 27.3-dayand13.6-dayatmospheric tide and lunar forcing on atmospheric circulation [J].Adv.Atmos.Sci. 2005, 22: 359-374.
2. 杨冬红,杨学祥.全球变暖减速与郭增建的“海震调温假说”.地球物理学进展.2008, Vol. 23 (6): 1813～1818。YANG Dong-hong, YANG Xue-xiang. The hypothesis ofthe ocesnic earthquakes adjusting climate slowdown of global warming. Progressin Geophysics. 2008, 23 (6): 1813～1818.
3. 杨学祥，杨冬红。2014年1-2月潮汐组合与雾霾对应的检验。2014天灾预测学术研讨会议论文集。2014，224-237，万方数据库。
4. 杨冬红, 杨学祥.北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性[J]. 地球物理学进展, 2014, 29(2): 610-615.YANG Dong-hong, YANG Xue-xiang. Study on the relationbetween ice sheets melting and low temperature in Northern Hemisphere. Progressin Geophysics. 2014, 29 (1): 610～615.
5. 杨冬红，杨德彬。日食诱发厄尔尼诺现象的热-动力机制。世界地质。2010，29（4）：652-657. Yang D H,Yang D B. Thermal dynamic mechanism of El Nino induced by solar eclipse. GlobalGeology (in Chinese), 2010, 29 (4): 652-657.
6. 杨学祥，杨冬红。2014-2016年月亮赤纬角最小值时期雾霾进入高发期。2013天灾预测总结研讨学术会议论文集。2013，万方数据库。
7. 杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934. Yang D H,Yang D B, Yang X X, The influence of tides and earthquakes in global climatechanges. Chinese Journal of geophysics(in Chinese), 2011, 54(4): 926-934
8. 杨学祥，杨冬红。2013年中国雾霾高发的气象原因初探。科学家. 2014, (3): 90-91. YANG Xue-xiang, YANG Dong-hong. Meteorological Analysis of ReasonsCausing China'sFrequent Smog Weather in 2013. Technology and life. 2014, (3): 90-91.
9. 杨冬红，杨学祥. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677.Yang X X, Chen D Y. Study on causeof formation in Earth’s climatic changes. Progress in Geophysics (in Chinese),2013, 28(4): 1666-1677.
相关报道
专家：强厄尔尼诺是北京重霾原因之一
2017年01月12日08:00 环球网专家：强厄尔尼诺是北京重霾原因之一
跨越2016和2017两年的北京史上最长重污染橙色预警1月7日20时解除。
过去几年，我国大气污染治理取得显著成效，然而在秋冬季节华北、黄淮多地仍然身陷“十面霾伏”。可曾想到，这东部霾还和厄尔尼诺有关系。
最近中科院地球环境研究所铁学熙与长三角环境气象预报预警中心许建明团队合作的一篇论文发表在《Scientific Reports》（《科学报告》）上，文章首次研究了极端气候事件——厄尔尼诺现象对我国霾污染的影响，此项研究说明了一个重要的问题，即极端气候事件和我国区域性霾污染有着重要的相互联系，解释了极端气候事件对不同区域霾污染的复杂影响，为我国在全球气候变化背景下霾污染的治理提供了科学依据。
极端气候事件影响霾污染有实证
2015年冬季强厄尔尼诺事件改变了我国的大气环流形势。在华南地区，中雨及以上强度的降水增加了15%—20%，由于雨水的冲刷使得该地区的霾污染有所减缓。
厄尔尼诺现象是发生在热带太平洋海温异常增暖的一种气候现象，大范围热带太平洋增暖，会造成全球气候的变化，但这个状态要维持3个月以上，才认定是发生了厄尔尼诺事件。
“极端气候事件厄尔尼诺改变大气环流，造成暴雨、洪涝等灾害性天气，受到气象部门和政府的广泛关注。然而，此类气候事件是否会影响我国东部的霾污染却缺乏研究。”中科院地球环境研究所研究员铁学熙说。
过去我国关于霾研究主要侧重于一定时期气象条件对霾形成和转化的影响，而全球气候变化和重大气候事件对于我国霾污染的影响研究则少之又少。
在铁学熙的指导下，长三角环境气象预报预警中心许建明团队研究了2015年极端气候事件对我国东部地区冬季霾污染的影响，分析了气象及大气污染综合观测资料，并采用了国际先进的全球及区域气象—化学数值模式进行模拟。
“研究发现2015年冬季强厄尔尼诺事件改变了我国的大气环流形势。在华南地区，中雨及以上强度的降水增加了15%—20%，由于雨水的冲刷使得该地区的霾污染有所减缓。”铁学熙说，研究同时发现，在江南部分地区，厄尔尼诺现象同时造成了地面风速有所增强，进一步减少了江南地区霾污染。
强厄尔尼诺是北京重霾原因之一
在华北平原，受强厄尔尼诺影响，大陆高压的减弱使得影响北京的偏南风增多，导致区域输送明显增加，造成北京地区的严重霾污染。
那么，这项研究是否发现厄尔尼诺与北京霾有关？
此次研究首次定量研究了北京地区由于极端气候事件厄尔尼诺造成的南风增强问题，及其对北京地区重霾污染的影响。
“根据我们的研究，秋冬季节北京地区的霾污染有很强的周期性，一般4—7天，大都产生于两次冷空气的间歇期，其持续时间和严重程度与气象条件关系密切，主要是风向、风速和大气边界层。并与北京的特殊地形有关。在东南风或南风的影响下，来自河北、天津、山东、河南等南部省市的污染气团向北传输，受到燕山、太行山的阻挡，容易在北京及周边地区快速累积形成重霾事件。”铁学熙说。研究进一步表明，如果没有燕山、太行山的阻挡，南部污染物会进一步向北京的北部传输，北京的污染则会得到一定程度的减缓。
对此，铁学熙团队还做了不同案例的研究。铁学熙说，由于强厄尔尼诺事件改变了我国的大气环流，大陆高压的减弱使得冬季华北地区的偏南风增多。加强了南部污染物对北京地区的传输，造成了PM2.5浓度在2015年12月偏高了80—100微克/立方米，超出了我国霾污染标准（日均值75微克/立方米），这是北京和周边地区重霾事件频繁发生的重要原因之一。
在南风条件下，可造成北京地区的严重霾污染。而在北风条件下即冷空气来临时，污染物得到清除，北京地区的PM2.5浓度迅速减少到30微克/立方米以下，形成从重霾到蓝天的快速转换。
风只是“搬运工”并不是终结者
风并不是大气颗粒物的终结者，污染物实际上仍存在于大气中，只不过是换了一个地方而已。大气颗粒物的终结者是雨水的冲刷。
目前在重污染的条件下，公众普遍因为，风是对霾污染的清除过程。
铁学熙说，风并不是大气颗粒物的终结者，而是起了一个“搬运工”的作用。污染物实际上仍存在于大气中，只不过是换了一个地方而已。大气颗粒物的汇，即最后的终结者是大气颗粒物的湿沉降，即雨水的冲刷和干沉降。其中雨水的冲刷起主要作用。
“但是对一个局地而言，风的确起了一个重要的作用，使得霾污染有着短期的显著的变化。”铁学熙说，风的作用可以清除局地污染，也可造成严重的局地污染，这个“搬运工”即可把污染物搬来，也可把污染物搬走。
北京的北部是山区而且无大量的污染源，南部是平原有大量的污染源。南风往往将北京南部污染源传到北京，加剧北京地区的污染。
铁学熙的研究表明，北京的山脉阻挡了污染物，使其在北京山脉脚进行积累，加剧了在北京地区重霾作用。在北风条件下，污染物得到清除，北京地区的PM2.5浓度迅速减少，所以快速从重霾转换到蓝天的。而北风在上海的作用则相反，在上海地区，北风往往将上海北部的污染源传到上海，加剧上海地区的污染。南风和东风将清洁的空气传到上海，减少了上海地区的污染。
“这进一步说明区域传输对北京重霾的影响。因此，治理北京局地污染应从大尺度的视角考虑，即整个华北地区甚至是河南的污染排放加以研究。”铁学熙说。
燃煤及散煤是北京治霾根本
我国目前燃煤量是美国燃煤量5—6倍，其中散煤量和美国全国燃煤量相当。而且其排放是在近地面发生的，地面的风速较小，其积累的效应更为显著。
污染物的高度排放是造成我国重霾现象的根本原因，但对其中的排放源的争议很大。
近日有媒体报道将不同大城市重霾源解析的原因归纳为，北京是汽车尾气，天津等地是扬尘等等。
“这是一种不切合我国污染实际的报道。如果真如报道所说，治理了北京的汽车尾气，北京的重霾就解决了吗？如果治理了天津的扬尘，天津的重霾就解决了吗？这显然是不可能的。”铁学熙说。
他告诉记者，研究发现，我国目前的污染是一个大范围污染过程，必须从大尺度污染源治理考虑一个局地污染的治理问题。如北京此次重霾的过程是整个华北地区甚至更大地区的污染源问题，必须将我国目前的整体污染源分析清楚。
“我们研究发现，要想根本地解决我国重霾的问题，应加大力量解决我国的燃煤问题，尤其是散煤的问题。我国目前燃煤量是美国燃煤量5—6倍，其中散煤量和美国全国燃煤量相当，散煤的排放没有得到任何控制（如除硫等等），而且其排放是在近地面发生的，地面的风速较小，其积累的效应更为显著。”铁学熙认为，减少燃煤问题是一项长期而且耗资巨大的工作，我国如果要在10年内达到欧美国家的排放水平，其减排应是一个惊人的速度。
他建议，在此同时应对一些比较容易解决的问题，如对工地扬尘，秸秆燃烧，鞭炮问题加大解决力度。而对汽车尾气的问题，要加强其燃油质量，和柴油车的尾气等问题，单双号则解决不了其根本问题。
来源：科技日报
责任编辑：吴颜
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