近日，国内外媒体报道和转载新闻，说最近美国阿拉斯加出现较严重空气污染，源自中国。依据是美国气象部门在其脸谱（Facebook）网页上展示的一张“轨迹”计算图。美国Alaska Dispatch的新闻网页还在，但上面引用的Facebook网页过了几天就被撤下了。幸而从转载的新闻中找到了这个网页的样子，如下图。图左就是那条轨迹的计算结果，展示北京和阿拉斯加的安克雷奇（Anchorage）市的联系。右侧展示5月2日该市东部和西南部出现的霾污染照片，能见度降低。

 

Alaska Dispatch的新闻中说：

美国国家气象局在其Facebook主页上写道，“大气学家和研究人员可以‘倒回’沉降物的路线，这样就知道（污染的）源头了。在5月3日安克雷奇的案例中，沉降物的‘起点’位于5000英里之外的地区，而且漂浮过程持续了14天之久。”

我查了英文新闻原文，这段翻译文字和原文相符。但是，译者和读者恐怕都没有注意到，新闻中已经出现了重要错误：“。。。位于5000英里之外”。可能误读了图中的文字“5000”（这只是我的猜想）。但“而且漂浮过程持续了14天之久”是完全错误的理解！

 

请看局部放大了的左下侧图形，

 

图中” AGL”是Above Ground Level，因此纵坐标是高度-米，展示的是气团轨迹运动的高度变化。图下面的文字说明，是后向轨迹计算(Trajectory Direction: Backward)，起自5月2日16:25:10 UTC(世界标准时间~雷同格林威治时间)，连续计算336个小时，即14天。即计算终点（倒推日期）为4月18日24:25:10（北京时间，比较UTC早8小时）。

因为是“气团轨迹”，即假设2014年5月2日安克雷奇市上空有污染气团（图中显示其中心约2000米高），根据以往14天的气象数据，反过来计算这个气团的来源。图中曲线展示了，这个气团曾经“上天入地”即在近一周里到达过约7500米的高度，也到达过海面附近。再追溯，该气团在2000~6000米之间输送，最前（14天前），北京上空，约5000米高度。这个“14天”是轨迹计算人员设定的，不是“漂浮过程持续了14天之久”。完全可以再计算一个月（？），算出轨迹来自欧洲或美国本土！

但是，北京上空5000米高度，有什么样的空气污染？怪不得美国新闻只得联系中国空气污染极为严重的城市：临汾，说其烟尘很高浓度！

 

再看其起点，安克雷奇市2000米高度，但是照片显示的是近地面的霾，也就几百米。

 

气象方面人士应当熟悉“气团轨迹”的计算概念和方法：

−      允许通过其界面有热量、动量，甚至适当质量（特指污染物）和外界有交换，但假设该气团的主体在气流运动过程中保持不变。即采用流体力学中的“拉格朗日”研究方法。

−      气团运动由其所在位置的风场分布状况决定。涉及“场”了，即采用固定空间位置上的风速风向~流体力学中的“欧拉”方法。

−      大范围风场的水平变化主要由大气环流决定，如北半球中纬度的西风带。

−      垂直变化基本上是地面风速趋于零，越高风速越大。

−      风速风向都随时间变化。

 

可见，除了有时间变化的风场本身有不确定性之外，初始气团的选取（高度、时间），以及计算时间步长都也十分关键。例如：美国人不是不知道空气污染在地面，而是如果取近地面的空气团，“后向”轨迹计算14天，就不能找那么远，很可能就在太平洋里了。特别是，很可能找不到中国了。

 

何况轨迹计算只是该类空气质量模型的前一部分。完整的模式是，先确认此轨迹，然后以其终点（北京）开始计算污染物沿轨迹传输的物理化学过程：扩散、转化、沉降和沉积等。“后向轨迹”并允许路经的污染源向该气团扩散输入污染物，最后计算到达终点时的污染物浓度。

北京上空5000米的污染物，即使如轨迹计算那样到达阿拉斯加，主要路经太平洋，沉降和沉积之后，还有多少浓度？

 

不要轻信和传播这类新闻！

 

（将另文介绍轨迹型和网格型空气质量模式的原理和优缺点）

 

相关专题：空气污染和PM2.5
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