雾霾的精准预测和检验：雾霾天今冬为何频发？

                        杨学祥，杨冬红

   关键词：雾霾月亮赤纬角最小值潮汐组合 18.6年周期 13.6天周期

新京报制图/许英剑

雾霾天今冬为何频发？

　　去年11月至12月北京22天重污染，致PM2.5全年改善比例损失15.5%；机动车二次转化加重污染程度

　　新京报讯1月7日，环保部数据显示，2015年11月15日到12月31日，北京PM2.5浓度比2014年同期上升75.9%，造成PM2.5全年改善比例损失15.5个百分点。

　　北京市环保局数据显示，去年11月至12月发生重污染8次，共22天，重污染过程使全年PM2.5平均浓度抬高约10微克/立方米。

专家分析认为，今冬受超强厄尔尼诺现象等不利气象条件影响，又叠加了排放因素，因此发生了多次时间长、峰值高的空气重污染。

市环保监测中心主任张大伟介绍，重污染过程中，PM2.5浓度增速快，特别是污染回流情况下，浓度抬升迅猛。他举例说，11月30日至12月1日的污染过程中，PM2.5浓度12个小时内从53微克/立方米上升至498微克/立方米；12月24日至25日的污染过程中，15个小时内PM2.5浓度由61微克/立方米上升至433微克/立方米，空气质量均在短时间内由二级良变为六级严重污染。

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/1/335736.shtm

http://tech.gmw.cn/2016-01/08/content_18415587.htm

http://elec.it168.com/a2016/0108/1819/000001819678.shtml

超强厄尔尼诺现象等不利气象条件影响是宏观因素，它们不能解释2015年11月15日到12月31日北京雾霾高发的原因，相关部门也没有做出相关的预测。

关键的问题是，影响气候条件的天文因素被忽视。

精准的雾霾预测

事实上，环保部数据显示，2015年11月15日到12月31日，北京PM2.5浓度比2014年同期上升75.9%，造成PM2.5全年改善比例损失15.5个百分点。这与月亮赤纬角最小值和潮汐组合有非常好的对应关系，后者是不利气象条件形成的天文原因。

我们在2015年11月3日指出，从11月12-15日潮汐组合开始，强潮汐出现在月亮赤纬角最大值，有利于厄尔尼诺和雾霾的发展。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-933084.html

我们在2015年11月4日指出，2015年11月至2016年1月雾霾进入高潮。

11月12-15日潮汐组合是重要的雾霾变强预兆。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-933228.html

我们在2015年11月12日指出，这一预测到到证实。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-934660.html

我们在2015年10月30日指出，2015年1-4月和8-11月为强潮汐时期，2014年11-12月，2015年5-6月为弱潮汐时期。2015年11月是强潮汐时期第四个月，11月强潮汐出现在月亮赤纬角最大值时期，有利于厄尔尼诺和雾霾的发展，9月至11月地震活动进入高潮。

潮汐组合C：11月12日为日月大潮，11月15日月亮赤纬角极大值南纬18.1954度，两者强叠加，潮汐强度大，地球扁率变小，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）。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-932185.html

潮汐组合和月亮赤纬角最小值对雾霾的作用被忽视。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-949007.html

月亮赤纬角最小值影响雾霾的理论基础

   我们在2015年10月18日指出，我们的研究表明，2014-2016年月亮赤纬角极小值是导致我国雾霾高发的天文背景，2015年12月至2016年1月为弱潮汐时期，增强我国的季节性雾霾。2015年厄尔尼诺和高温干旱是雾霾高发的气象条件。2015-2016年雾霾高发不可避免，减轻雾霾是一项极其艰巨的任务。

   我们在2014年4月撰文指出，1998年是最热的年份，1995-1997年月亮赤纬角最小值产生的弱潮汐南北震荡是原因之一；自1998年以后，全球气温呈波动下降趋势，2005-2007年月亮赤纬角最大值产生的强潮汐南北震荡是原因之一。当月亮在南（北）纬28.6度（月亮赤纬角最大值）时，高潮区在12小时后从南（北）纬28.6度向北（南）纬28.6度震荡一次，大气和海洋的南北震荡将产生巨大的能量交换并搅动深海冷水上翻到海洋表面降低气温。这是以18.6年为周期的潮汐南北震荡作用比其他周期的潮汐东西震荡作用更显著的原因。太阳在南北回归线时也会产生潮汐南北震荡运动。2014-2016年月亮赤纬角最小值可能导致中国干旱和全球高温（杨冬红等，2008）。

月亮赤纬角变化还会产生27.3天和13.6天的大气潮和海洋潮南北震荡幅度变化周期，对形成雾霾的静稳天气有重要影响（Li G Q, 2005）。

中国气象局的数据显示，2013年12月初的雾霾波及25个省份，100多个大中型城市，安徽、湖南、湖北、浙江、江苏等13地雾霾天数均创下历史纪录。权威数据显示，今年以来，全国平均雾霾日数为29.9天，较常年同期偏多10.3天，达到52年来的峰值。

2014-2016年月亮赤纬角最小值导致2013年雾霾高发，并将在今后三年持续高发。

   根据月亮赤纬角极值与日月大潮的叠加可计算得出，每年11月至次年1月的潮汐组合类型有利于雾霾的形成，每年2月-4月的潮汐组合类型不利于雾霾发生；每年5-7月潮汐组合类型有利于雾霾发生，每年8-10月潮汐组合类型不利于雾霾发生，潮汐组合类型转化的周期为6个月。这个半年周期是固定的，每年都是这样（杨冬红等，2007a）。与雾霾季节性相叠加，雾霾频发期是每年的1月和12月。

   吴兑等人指出，1951-2005年中国大陆霾的时空分布特征明显，就中国大陆而言，12和1月霾天气日数明显偏多，2个月霾日数的总和达到了全年的30%；9月霾天气日数最少，约占全年的5%（吴兑等，2010）。

   这一研究结果与潮汐类型的划分完全一致。2013年的中国雾霾首发在1月，并于12月进入高潮。预计2014年1月会仍保持高发态势。作者的理论推导在科学网上得到2014年1月实践的验证，表明大气潮对天气和雾霾影响的真实存在。

我们在2014年指出10月长春缘何多霾，2015年的雾霾会继续加重。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-929003.html

   一、月亮赤纬角18.6年周期

   月亮赤纬角最大值在18.6度和28.6度之间变化，周期为18.6年。

我们在2013年10月29日指出，2014-2016年为月亮赤纬角最小值时期，潮汐南北震荡幅度变小，冷空气活动减弱，有利于雾霾天气的生成。

2013年雾霾天气加重只是前兆，今后三年可能持续加重。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-737194.html

我们在2013年12月5日指出，月亮赤纬角最小值有利于雾霾天气：今后三年持续加重。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-747141.html

2014年开始至今，在全球范围内，极端天气频发。暴雪、龙卷风、暴雨、强震、高温、低温冻害、中国雾霾等灾害频繁发生，很多人将其归因于尚未发生的厄尔尼诺现象，颠倒了因果关系，忽视了真正的灾害元凶。我认为，全球灾害频发的原因在于2014至2016年正处于月亮赤纬角最小值时期。

http://epaper.lnd.com.cn/html/lnrb/20140523/lnrb1385868.html

我们在2015年1月25日指出，厄尔尼诺和最热年可能重现江湖。如果2015年发生厄尔尼诺事件，高温、干旱、洪水将接连发生。监测厄尔尼诺非常关键。

2014年为太阳黑子峰值，2014-2016年为月亮赤纬角最小值时期，2015年如果发生较强厄尔尼诺，那么2015年的严重灾害将持续发生：强震、流感、旱涝、雾霾和严重低温冻害。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-877952.html

http://wap.sciencenet.cn/blogview.aspx?id=904983

我们在2015年11月3日指出，从11月12-15日潮汐组合开始，强潮汐出现在月亮赤纬角最大值，有利于厄尔尼诺和雾霾的发展。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-933084.html

2015年11月至2016年1月雾霾进入高潮。

11月12-15日潮汐组合是重要的雾霾变强预兆。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-933228.html

在月亮潮和太阳潮合力作用下，12月25日的潮汐组合D会导致更严重的雾霾。

11-12月强潮汐出现在月亮赤纬角最大值时期，有利于厄尔尼诺和雾霾的发展。而冷空气活动很弱，驱霾的时间也越来越短。这标志2015年2月至2016年1月雾霾进入高潮时期。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-944149.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-944174.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-944257.html

二、月亮赤纬角13.6天周期

月亮赤纬角从零度变为最大值有一个13.6天的周期，以此形成潮汐组合的两个不同类型。

11月26-30日的潮汐组合制造雾霾：

潮汐组合E：11月26日为日月大潮，11月24日为月亮近地潮，11月28日为月亮赤纬角最大值北纬18.2301度。三者弱叠加，两者强叠加，地球扁率变为最小，地球自转变为最快，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）。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-932185.html

环境保护部通报称，受污染排放和不利气象条件影响，11月26日以来，京津冀及周边地区出现空气重污染过程。28日，灰霾面积扩大到53万平方公里，重度及以上污染城市数量增加到23个。截至29日上午，重污染过程仍在持续。环境保护部已派出督查组赴相关地区进行现场督查。

环境保护部环境监测司司长罗毅介绍说，11月28日，京津冀及周边地区中，有23个城市空气质量为重度及以上污染。其中，临汾、阳泉、忻州、衡水、德州、郑州、晋城、邯郸、沧州、太原、呼和浩特、包头、运城、聊城、赤峰、安阳、济南和鹤壁共18个城市空气质量为重度污染;北京、石家庄、邢台、廊坊和保定共5个城市空气质量为严重污染。邢台市为区域内污染最重城市，AQI值达到370。北京市AQI值为308，空气质量为严重污染。

与27日相比，28日京津冀及周边地区重度污染城市数量增加10个，严重污染城市数量增加4个。其中，邯郸、济南市空气质量由良变差为重度污染，沧州、衡水、呼和浩特、聊城、太原、阳泉和运城等7个城市空气质量由轻度污染变差为重度污染，赤峰、德州和忻州等3个城市空气质量由中度污染变差为重度污染。

截至29日8时，京津冀及周边地区中，石家庄、邢台、保定、衡水、阳泉、忻州、德州、聊城、菏泽和商丘共10个城市空气质量为严重污染，北京、天津、邯郸、沧州和廊坊等21个城市空气质量为重度污染。

罗毅说，预计11月30日～12月1日，大气扩散条件维持不利，京津冀中南部和山东西部以重度至严重污染为主，河南北部以中度至重度污染为主，影响范围包括北京、天津、廊坊、保定、石家庄、衡水、邢台、德州、济南、潍坊、聊城、淄博、菏泽、安阳、鹤壁、郑州和新乡等17个城市。12月2日，受较强冷空气影响，大气扩散条件逐步好转，此次污染过程将结束，京津冀全境、内蒙古中部和山西大部将回归至优良水平，河南和山东大部以轻度至中度污染为主，仅山东局部地区有可能出现重度污染。12月3日～4日，大气扩散条件持续有利，京津冀及周边地区空气质量总体以优良为主。

罗毅表示，环保部已要求京津冀及周边地区相关地方加强重污染天气预报和研判分析，密切关注污染形势变化，及时采取措施，最大程度减轻污染危害。

http://www.xiusecai.com/brandnews/ceu7r1x51130n428935160.shtml

12月3-5日潮汐组合制止雾霾：

潮汐组合A：12月5日为月亮赤纬角最小值北纬0.0000度，12月5日为月亮远地潮，12月3日为日月小潮。三者强叠加，潮汐强度最小，地球扁率变大，自转变慢，有利于拉尼娜发展（弱），两极冷空气和洋流向赤道运动，可激发地震火山活动和冷空气活动（弱）。

本次潮汐组合对11月26日至12月2日京津冀雾霾的去除作用明显。因为冷空气活动较弱，驱霾时间缩短，12月6-9日雾霾再次爆发。7日晚，北京市空气重污染应急指挥部发布空气重污染红色预警，全市从8日7时至10日12时启动最高预警等级。这是北京自2013年《北京市空气重污染应急预案》通过以来，首次启动红色预警。

12月11-12日的潮汐组合制造雾霾：

潮汐组合B：12月12日月亮赤纬角极大值南纬18.2620度，12月11日为日月大潮，两者强叠加，潮汐强度大，地球扁率变小，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）。

本次潮汐组合是形成12月6-16日多次雾霾的原因。

12月15日，济南市终于解除了一段长达9天的重污染天气黄色预警，其间，因污染程度加重，黄色预警一度升级为橙色预警。当地环保局向媒体证实，此次预警时间之长为两年多来首次。

官方环保数据和严峻的大气污染现状一次次将这座城市推至舆论的风口浪尖。

环保部于12月13日发布的11月重点区域和74个城市空气质量状况显示，济南空气质量位居倒数第九。至此，除2月，今年的其他10个月，济南一直徘徊在空气质量较差的后10个城市中。

http://news.sina.com.cn/c/2015-12-17/doc-ifxmttcq1677615.shtml?cre=sinapc&mod=g&loc=35&r=u&rfunc=32

12月18-21日潮汐组合制止雾霾：

潮汐组合C：12月18日为日月小潮，12月19日为月亮赤纬角最小值倍纬0.0000度，。11月21日为月亮近地潮，两者强叠加，三者弱叠加，潮汐强度较大，地球扁率变大，自转变慢，有利于拉尼娜发展（弱），潮汐使赤道空气向两极流动，可激发地震火山活动和冷空气活动（弱）。

本次潮汐组合带来16日的冷空气活动，受太阳潮干扰，19-22日雾霾回归。

潮汐组合C驱霾作用提前结束的原因是，12月22日为冬至，太阳位于南回归线南纬23.5度，使地球扁率变为最小，地球自转变为最快，有利于厄尔尼诺发展，太阳潮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。

而月亮潮正好相反，12月18日为日月小潮，12月19日为月亮赤纬角最小值北纬0.0000度。11月21日为月亮近地潮，两者强叠加，三者弱叠加，潮汐强度较大，地球扁率变大，自转变慢，有利于拉尼娜发展（弱），潮汐使赤道空气向两极流动，可激发地震火山活动和冷空气活动（弱）。

两者作用不是相互增强，而是相互减弱，导致潮汐组合C驱霾作用提前结束，形成比12月6-9日更强的雾霾。

在连续经历了4天左右的蓝天之后，从19日夜间开始，华北中南部、黄淮北部和西部将再次迎来中到重度霾。预计此次雾霾过程将于23日减弱消散，污染程度较上次（6-10日）略重。

中央气象台预计，19日夜间至22日，华北中南部、黄淮北部和西部有中度霾，北京南部、河北中南部、河南北部等地的部分地区有重度霾，部分时段可达严重污染。其中，21日夜间和22日夜间至上午，上述部分地区还有大雾，局地有能见度不足200米的强浓雾。

http://weather.news.sina.com.cn/news/2015/1218/1023112586.html?cre=sinapc&mod=g&loc=20&r=u&rfunc=29

12月25日的潮汐组合制造雾霾：

潮汐组合D：12月25日为日月大潮， 12月25日为月亮赤纬角最大值北纬18.2641度。两者强叠加，地球扁率变为最小，地球自转变为最快，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）。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-933481.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-942456.html

我们在2015年12月18日指出，在月亮潮和太阳潮合力作用下，12月25日的潮汐组合D会导致更严重的雾霾。

11-12月强潮汐出现在月亮赤纬角最大值时期，有利于厄尔尼诺和雾霾的发展。而冷空气活动很弱，驱霾的时间也越来越短。这标志2015年12月至2016年1月雾霾进入高潮时期。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-944149.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-933481.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-944372.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-946833.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-947005.html

入冬以来，京津冀地区先后经历了4次严重雾霾天气过程，与潮汐组合有很好的对应关系。其中，12月19日至25日的过程，影响范围最广、持续时间最长。

我们在2015年12月19日指出，雾霾发生的天文轨迹：潮汐组合早知道，提前预防最重要。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-944372.html

http://news.xinhuanet.com/health/2015-12/31/c_128584335.htm

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-947502.html

参考文献

Li G Q. 2005.27.3-day and 13.6-day atmospheric tide and lunar forcing on atmospheric circulation.Adv. Atmos. Sci., 22: 359~374

杨冬红, 杨学祥.2008. 全球变暖减速与郭增建的“海震调温假说”. 地球物理学进展, 23(6): 1813~1818.

吴兑，吴晓京，李菲，等。2010.1951-2005年中国大陆霾的时空分布。气象学报，68（5）：680-688

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. 地球物理学进展, 2014,29(2): 610-615.