一家之言：未来气候条件越来越不利于致霾污染物扩散？

                                 杨学祥

专家：未来气候条件越来越不利于致霾污染物扩散

2017年02月07日 09:30 中国青年报

2016年过去了，回顾过去一年，雾霾一词再次成为人们痛心疾首的记忆。根据中国气象局发布的《2016年中国气候公报》，尽管2016年雾和霾过程总次数少于2015年，但也先后出现了8次大范围、持续性中到重度霾天气过程。其风云三号气象卫星监测显示，2017年1月2日我国中东部霾区面积超过70万平方公里。

　　在这些雾霾天形成的背后，气象因素是大气污染物之外，一个必不可少的“帮凶”。中国气象科学研究院副研究员刘洪利就表示，在过去一年，京津冀地区70%以上雾霾事件的发生，是由气象条件所决定的。

　　他给出两组数据——

2016年10月以来，京津冀地区PM2.5平均为129，气象指数平均为121，两者逐小时相关关系为77.7%，即气象因素对雾霾事件的出现有77.7%的贡献；

　　而从全年来看，这一比例是71.3%。

　　刘洪利进一步解释，从这些数据可以判断，2016年10月以来京津冀地区的雾霾天气，主要是天气因素所导致的——“大气污染排放，决定了‘平均’的污染水平；但是，雾霾天气‘事件’，则是由天气条件驱动的。”

　　他告诉记者，污染排放，体现为长期平均水平，这需要人们多去关注大气的污染治理。相应地，天气条件，是几天尺度的短期变化，这就提醒人们，需要多关注天气的预报、预警以及预防。

　　在接受中国青年报·中青在线记者采访时，中国气象局国家气候中心服务首席艾婉秀说，接下来虽然会迎来一段时间的好天气，但从未来冬季气候变化趋势来看，特别是在气候变暖的背景下，京津冀地区的气候条件将越来越不利于污染物扩散。“霾天气在冬季仍会显出多发的趋势”。

　　首先，冬季的风似乎越来越少。

　　艾婉秀说，在全球气候变暖背景下，极端天气气候事件增多。特别是冬季温度升高大于夏季，高纬度温度升高大于低纬度，这就使得高低纬度的温度差异缩小，不利于冷空气南下，使得冷空气过程少，静稳天气增多——换句话说，南北的空气流动减少，所形成的风也就少了。

　　以我国为例，2016年11月以来，东亚冬季风偏弱，我国仅出现6次冷空气过程，较常年同期（8.2次）偏少。艾婉秀说，在缺少冷空气影响的情况下，京津冀地区静稳天气多，大气扩散气象条件差。

　　世界气象组织（WMO）近期发布的全球气候状况也提到，2016年是全球有气象记录以来气温最高的年份。这在专家看来，是近期全球多个地区雾霾频发的主要气象“帮凶”。例如，10月印度新德里，11月伊朗，12月法国巴黎、西班牙马德里、韩国首尔等多地均遭遇了严重霾天气过程。

　　其次，风速越来越小。

　　根据国家气候中心的监测，京津冀地区的年平均风速，正逐年减小。该中心数据显示，1961年以来，平均风速减小了37%。

2016年11月以来，表现得尤其明显。艾婉秀说，在这期间，京津冀平均风速比常年同期（常年指1981~2010年的30年，下同）平均值偏小，其中11月较常年同期偏小8%，12月偏小19%；北京的情况更加明显，11月平均风速减小20%，12月减小27%。

　　第三，大气环境容量在变低。所谓大气环境容量，指的是大气对污染物的通风扩散和降水清洗能力的综合指标。容量低，表示大气对污染物的自净能力弱。

　　根据国家气候中心的监测，自1961年以来，京津冀11~12月大气环境容量下降了42%。与常年同期相比，2016年11月以来京津冀大气环境容量偏低6%，大气自净能力偏低15%，静稳天气日数占比达63%。艾婉秀说，这其中，2016年12月16日~21日和12月30日以来，北京地区的大气平均自净能力比年均值下降了50%以上。

　　另外，京津冀地区的地形条件也不利于污染物的扩散。艾婉秀说，西部和北部被“弧状山脉”包围，霾天气过程往往易出现偏南气流，将南部污浊空气吹向华北平原并停滞，加剧了京津冀污染物和水汽的聚集。

http://tech.sina.com.cn/d/n/2017-02-07/doc-ifyafcyx7269928.shtml?cre=sinapc&mod=g&loc=2&r=0&doct=0&rfunc=50&tj=none&s=0

月亮赤纬角决定气温升降和雾霾天气条件

关注2016年最热预测

我们在2008年撰文指出，1998年是最热的年份，1997-1998年20世纪最强的厄尔尼诺事件和1995-1997年月亮赤纬角最小值产生的弱潮汐南北震荡是主要原因。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、1998年6月至2000年8月的强拉尼娜事件（1999年全球强震频发）和2004-2007年印尼苏门答腊3次8.5级以上地震是主要原因。下一次月亮赤纬角最小值2014-2016年产生的弱潮汐南北震荡有利于气温相对升高和中国北方的干旱；而2009-2018年特大地震集中爆发却可能使气温下降[1]。

http://news.hexun.com/2010-03-25/123112612.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-854442.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-789865.html

我在2012年5月22日指出，2000年进入拉马德雷冷位相，2012年的厄尔尼诺正在到来，我们必须做好迎接拉马德雷冷位相灾害链的准备：一个极端炎热的夏季和极端寒冷的冬季。2013年的拉尼娜事件非常强烈，将重复2010年强拉尼娜事件的大致过程。

2013年为太阳黑子峰年、2014-2016年为月亮赤纬角最小值、2015年可年发生厄尔尼诺事件，我们可能迎来又一个最热年新纪录，不过，频发的强震可以降低变暖规模[1]。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-573747.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-711459.html

我在2014年7月21日指出，研究表明，厄尔尼诺是热事件，可导致全球平均气温升高；拉尼娜是冷事件，可导致全球平均温度降低。科学界忽视了影响全球气温的另外两个重要因素：海洋及其边缘8.5级和大于8.5级的海震，其集中爆发期的周期为55年；月亮赤纬角极大值在18.6度-28.6度之间变化，其周期为18.6年。

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，大气和海洋的快速南北运动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；当月亮在南（北）纬18.6度（月亮赤纬角最小值）时，高潮区在12小时后从南（北）纬18.6度向北（南）纬18.6度震荡一次，震荡幅度减少了三分之一，导致变冷作用减弱。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。

1998年是有气象记录以来最热年份，它不仅与1997-1998年最强的厄尔尼诺事件有关，也与1995-1997年月亮赤纬角最小值有关。

2014-2016年为月亮赤纬角最小值时期，2014年正在发展的厄尔尼诺有可能使其成为最热年。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-813332.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-789865.html

2014年8月史上最热，都是2014年月亮赤纬角最小值惹的祸。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-829906.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-846865.html

我们在2015-8-3 10:33指出，2014年最热，2015年更热，2016年刷新。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-910209.html

我们在2014年撰文指出，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）。

2015-2016年严重雾霾继续：月亮赤纬角最小值惹的祸

我们在2015年10月18日指出，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。52年前，1959-1960年月亮赤纬角最小值导致前一周期的雾霾高发。

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

2016年12月雾霾高发正在得到证实。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1018704.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1021802.html

2017年开始好转：研究雾霾发生的条件和规律

雾霾发生的条件有两个：其一、污染物排放量达到一定标准，其二、静稳天气条件不利于污染物扩散。所以，在污染物排放稳定的条件下，天气条件就是重要因素。天气变化遵循自然规律，因此，雾霾发生也与自然条件有关，存在自然规律。

1.      雾霾的18.6年月亮赤纬角周期

从图1中可以看到，1959-1960年、1977-1979年、1995-1997年、2014-2016年为月亮赤纬角最小值，对应中国雾霾的峰值，1968-1970年、1986-1988年、2005-2007年为月亮赤纬角最大值，对应中国雾霾的谷值。

图1 1960-2014年雾霾演变趋势图

   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、雾霾和全球高温（杨冬红等，2008）。

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

月亮赤纬角最大值形成大气和海洋潮汐南北震荡的最大振幅（南北纬28.6度之间），形成赤道和两极最强烈的冷热交换，导致赤道和低纬度地区变冷，两极和高纬度地区变暖；月亮赤纬角最小值形成大气和海洋潮汐南北震荡的最小振幅（南北纬18.6度之间，比最大值减少了三分之一还强），形成赤道和两极最微弱的冷热交换，导致赤道和低纬度地区变暖，两极和高纬度地区变冷。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-864772.html

2014-2016年月亮赤纬角最小值是中国雾霾高发的重要原因。2017年开始中国雾霾会明显减弱。

2.      雾霾的半年周期

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。

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

3.      雾霾和冷暖的13.6天周期

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）。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-935223.html

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

   这一预测到到证实。

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）。

潮汐组合D：11月19日为日月小潮，11月21日为月亮赤纬角最小值南纬0.0003度。两者强叠加，潮汐强度变小，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）。

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

由潮汐组合C转变到潮汐组合D，需要13.6天。潮汐组合C和D是同一类型。除对雾霾的影响外，潮汐类型的转变也引发冷暖的交替。这一周期变化可以事前预知，对预防雾霾有重要作用。我们在科学网上定时给出每月的潮汐组合。

4.      厄尔尼诺和拉尼娜对雾霾的影响

厄尔尼诺当年中国北方一般发生严重干旱和高温，有利于雾霾的生成。从图1 中可以看到，1963、1965、1972、1976、1979、1982-1983、1986-1988、1992-1995、1997-1998、2002、2006、2009、2015-2016年的厄尔尼诺都对应雾霾峰值。1964、1967、1970、1975、1985、1988、1998-2001、2007（弱）、2010年的拉尼娜都对应雾霾谷值。

最新结论

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；2023-2025年为月亮赤纬角最大值时期，潮汐南北震荡幅度变大，冷空气活动增强，有利于雾霾天气的清除。

从2017年开始，月亮赤纬角最大值逐渐变大（由18.5度变为28.5度），潮汐南北震荡幅度变大，冷空气活动增强，有利于雾霾天气的清除。在2023-2025年月亮赤纬角最大值时期，雾霾天气条件出现的几率达到最低。

参考文献

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。2008，23 (6): 1813～1818

YANG Dong-hong,YANG Xue-xiang. The hypothesis ofthe ocesnicearthquakesadjusting climate slowdown of global warming. ProgressinGeophysics. 2008, 23 (6):1813～1818.

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 therelationbetween ice sheetsmelting and low temperature in Northern Hemisphere.Progressin Geophysics. 2014,29 (1): 610～615.

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, YANGDong-hong.MeteorologicalAnalysis of ReasonsCausing China'sFrequent Smog Weatherin 2013. Technology andlife. 2014, (3): 90-91.