近地雾霾和高空雾霾：治理雾霾不能固守部门利益

                              杨学祥

　　据新华社电雾霾重、风少是否与防护林有关？针对当前我国防沙治沙领域的一些热点话题，国家林业局2015年12月29日在国新办发布会上一一予以回应。

　　发布会现场，有媒体提问：最近雾霾越来越重，风越来越少。有人说，风少是不是因为三北防护林的原因？

　　对此，国家林业局副局长张永利说，雾霾形成有两个主要条件：一是污染物的排放；二是气候异常，特别是大气环流的异常，污染物不易扩散，从而形成了雾霾。而森林的防风作用仅限于近地风，根本达不到影响大气环流的程度，所以这个说法缺乏科学根据。

国家林业局局长张建龙也表示，植树造林增加植被会影响风速。比如，近年来北京的沙尘暴明显减少，就是植树造林、增加植被的结果，能够降低风速。但降低风速是有限的，是地表风速。

http://news.sohu.com/20151230/n432967974.shtml

降低地表风速对雾霾是否有影响？回答是肯定的，有。

狭义的雾霾主要集中在1公里高度以下的近地大气层。广义的雾霾可以扩展到14-17公里高度的大气层，这里存在一个厚度为3公里的特殊雾霾区：棕色云团。降低地表风速对棕色云团影响不大，但对毒害人类生活的近地雾霾的影响不能忽视。

1公里高度以下近地雾霾

一般来讲，雾和霾的区别主要在于水分含量的大小：水分含量达到90％以上的叫雾，水分含量低于80％的叫霾。80％～90％之间的，是雾和霾的混合物，但主要成分是霾。就能见度来区分：如果目标物的水平能见度降低到1千米以内，就是雾；水平能见度在1千米～10千米的，称为轻雾或霭；水平能见度小于10千米，且是灰尘颗粒造成的，就是霾或灰霾。另外，霾和雾还有一些肉眼看得见的“不一样”：雾的厚度只有几十米至200米，霾则有1千米～3千米；雾的颜色是乳白色、青白色，霾则是黄色、橙灰色；雾的边界很清晰，过了“雾区”可能就是晴空万里，但是霾则与周围环境边界不明显。

东方网12月23日消息：即使无风无雨，大气也是上下流动，可为什么有时雾霾就是散不开？昨天，上海交大课题组公布PM2.5等大气污染物浓度的三维分布数据。这些实测数据是他们使用无人机搭载便携式检测设备，在长三角地区长期跟踪监测获取。由此，也揭开了常常盖住雾霾的“被子”——逆温层的秘密。

　　“目前对大气污染的监测主要集中在地面，高空污染监测较少，这样的平面监测很难清楚掌握雾霾的生消和扩散规律。”上海交大船舶海洋与建筑工程学院教授彭仲仁表示。从2011年起，他的团队主要利用无人机进行高空巡航，一次航时达7小时。在监测之前设定无人机飞行路线、高度和飞行模式，再用单架或多架小型无人机进行协同布局，对较大区域的大气污染状况进行实时监测。

　　经试验，在距地面1000米以内的范围内，PM2.5浓度的确总体呈现随高度增加而下降的趋势。但也有例外——他们发现大气中的“逆温层”妨碍污染物垂直扩散，增加了逆温层下、近地面的PM2.5浓度，为雾霾“围城”提供了气象条件。彭仲仁解释，在低层大气中，气温一般会随高度增加而降低，但在某些情况下，气温有时反而随高度增加而升高，出现逆温现象，形成逆温层，不利于污染物消散。

　　在此意义上，城市空气污染预报可以采集逆温层气象数据，预测中重度雾霾驱散的时间。通常，逆温层在早间的高度维持在上空400米至500米，而午间则升至700米至800米。比如，上海“第一高度”——上海中心大厦的600多米顶层，以及其他超高层摩天大楼可能处于逆温层中，雾霾的“被子”也在这一高度上。有时尽管“高冷”的高气压冷空气控制城市上空，但仍可能压低逆温雾霾层。

http://sh.eastday.com/m/20151223/u1a9151307.html

14公里高度的雾霾：棕色云团

2008年11月，联合国环境规划署（UNEP）最新发布的一份报告警告，中国北京、上海和深圳等地区的上空已经被棕色云团所笼罩。这种污染不仅带来大气能见度下降，还造成居民健康受损等一系列问题。包括石广玉在内的多位中国科学家，参与了这一报告的起草。

棕色云团这个名称，或可追溯到上个世纪90年代后期实施的一个国际科学合作项目——“印度洋试验”（INDOEX）。

当时，该项目的研究人员在印度洋、南亚、东南亚和中国南部的上空14公里处，都发现了厚度约3公里的棕色云团，其总面积相当于美国陆地面积大小。由于其分布在亚洲上空，当时被称为“亚洲棕色云团”（AsianBrownClouds，简称ABC）。已有研究报告称，其漂移速度很快，可以在一周之内绕地球半圈。

所谓棕色云团，是指状如云团、以细颗粒物为主出现在对流层中的一大片污染物，其成分包括含碳颗粒物、有机颗粒物、硫酸盐、硝酸盐和铵盐以及沙尘等。

“亚洲棕色云团”命名一经提出，就在国际上引起轩然大波。有人甚至将其等同于“亚洲毒雾”。石广玉研究员当时为此深感不安。“棕色云团不一定只发生在亚洲。如果被叫成亚洲棕色云团，中国和印度在国际上就会承受非常大的压力。”他告诉《财经》记者。

2003年2月，作为联合国环境规划署棕色云团科学工作组成员的石广玉，参加了在瑞士日内瓦举行的工作组会议。这次会议上，他发言要求取消“亚洲棕色云团”这一名称，随即得到了印度同行的强烈支持。

最后，大家决定保持“ABC”这一简称不变，但将其解释更改为AtmosphericBrownClouds，即“大气棕色云团”。

石广玉以及众多中国、印度专家的异议，是有根据的。棕色云团的确不是亚洲“特产”。联合国环境规划署上月发布的报告就显示，除了中国所在的东亚地区，南部非洲、南美的亚马逊盆地等地区，一样属于棕色云团重点区域。此外，北美东海岸和欧洲也有部分地区被棕色云团覆盖，只不过影响程度相对有限而已。

对绝大多数公众来说，棕色云团或许是一个新名词。但如果提起灰霾，大家或许就不会感到陌生。复旦大学环境系大气化学研究中心主任庄国顺教授对《财经》记者表示，在学术上，灰霾与棕色云团所反映的大气状况其实是一回事。因为棕色云团的图像主要来自于卫星遥感图片，根据不同状况，其颜色可深可浅，包括“褐色”“灰褐色”“灰色”等不同色系。

不过，两者之间也有着微妙的区别：一次灰霾天气，其影响范围也可能只局限在某座城市；但成片的棕色云团，却可能覆盖整个中国东部乃至更为广阔的地区。

在联合国环境规划署的报告中，北京、上海和深圳这三个中国城市，均被纳入了全球13个棕色云团热点城市（hotspots）行列。其他10座城市分别是：泰国曼谷、埃及开罗、孟加拉国达卡、巴基斯坦卡拉奇、伊朗德黑兰、尼日利亚拉各斯、韩国首尔和印度的加尔各答、新德里、孟买。复旦大学环境系大气化学研究中心主任庄国顺教授表示，尽管联合国环境署的报告只选择了中国的三大城市，但实际上棕色云团的覆盖范围很大，从郑州、西安一直到北京、上海和广州，基本上连成一片。此外，乌鲁木齐、兰州等地的情况也很严重。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-945475.html

风速减弱导致雾霾频发

大气污染是雾霾发生的元凶，这是人们的共识，这里就不多讨论了。现在的问题是，气象条件的变化是否存在人为的因素。

一项研究表明，北半球最近30年风速减慢，这是一个国际研究小组在分析了欧洲、亚洲、北美的800多个气象观测点的数据后得出的结论。该小组在新一期英国《自然—地球科学》（NatureGeosciences）杂志上报告说，法国和英国研究人员分析了欧洲、亚洲、北美的822个气象观测点的风速记录，结果显示，从1979年到2008年，大部分地方的风速都有所下降，风速下降幅度介于5%到15%之间。研究人员认为，风速下降可能有多种原因，比如气候变化可能影响了气流的传统活动模式，导致风速下降。一些地方的森林植被恢复和增长使得地球表面更为“粗糙”，也会起到降低风速的效果。这一变化对风力发电行业的影响目前还难以评估。因为气象观测点大多测量10米左右高度的风速，而风力发电机组的风轮叶片多在距地面50米到100米的高度，对这个高度的风速，目前还缺乏全球性的数据。

http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201010181593384412807.shtm

澳大利亚科工组织（CSIRO）土地与水研究所的首席研究员TimMcVicar博士研究小组新近在《地球物理学研究通讯》(GeophysicalResearchLetters)杂志上发表了题为“澳大利亚风速气候学和1975-2006的风速变化趋势”的文章。作者基于澳大利亚1976至2006的近地表风速观测资料，建立了0.01度分辨率的澳大利亚日风速数据库。通过分析，他们发现近30年来澳大利亚平均风速以每年0.009米每秒的速度递减，该递减的现象遍布88%的国土范围。不只是大洋洲，已有的文献表明，包括亚洲、欧洲和北美州在内的中纬度的世界，好像真的都正在变得风平浪静了。研究者认为气候变化研究更应注重风速变化。

http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/200811131050494854073.html

我们在2010年10月23日指出，北半球最近30年风速减慢的研究提出如下两个重要课题：其一，风速减慢是否与人为因素有关？其二，利用风能是否存在负面效应。

事实上，大陆集中在北半球，比森林高得多的城市高层建筑密布在沿海地区，阻挡陆海之间的季风循环，是北半球最近30年风速减慢的人为原因。密布在大陆内部的高架桥、高速公路、高速铁路如蜘蛛网，也是减慢内陆风速的重要原因。风力发电机利用风能发电，更是风速减慢的重要人为因素，这表明，天下没有免费的午餐，风能利用也要付出相应的代价。

由温差产生的大气环流是信风和季风形成的主要原因，其结果是均衡赤道和两级、大陆和海洋之间的温差，营造全球正常均衡的气候变化。人为降低风速，阻碍大气环流的正常运作，可造成热带地区更热、寒带地区更冷的极端气候频发，是严重气象灾害发生的根本原因。近年来频繁发生的城市内涝与城市减慢风速、云层阻挡在城市上空有关。由于城市减慢风速和改变风的方向，大城市的无序扩张将导致周围农村大气环流的改变和洪涝灾害的频繁发生，这些问题需要认真深入地研究和解决。

风速减慢对风能利用也提出了新的挑战：

首先，从1979年到2008年，大部分地方的风速都有所下降，风速下降幅度介于5%到15%之间。这可能意味着风力发电机的发电能力同比下降5%到15%之间。就像地下水资源逐渐枯竭一样，伴随全球风能利用率的增大，风能也是有限的资源。

其次，过度的城市高层建筑开发和过度利用风能将导致大气环流功能的减弱甚至降低到影响人类正常生活的水平，城市扩张和开发风能也应该受到合理的限制。

第三，人类应该汲取浪费清洁的空气、无污染的淡水、净化环境的森林的无数教训，慎重对待风能的开发，重视能源利用的负面效应。

重要的启示是，破坏和阻挡大气环流的自然因素和人为因素同样是环境恶化的重要原因，城市高层建筑的无序扩张和风能利用也在其中。我们不能等到大气环流恶化了、风能利用受限制了、城市灾害频发了，再做事后的调整和修补。“发然而后禁，则悍格而不胜”，“预则立，不预则废”，科学研究必须要有预见性。

http://bbs.sciencenet.cn/blog-2277-376098.html

意想不到的雾霾灾害真的来了！

2013年11月，第十五届高交会中国高新技术论坛中国新能源发展峰会在深圳会展中心举行。记者从会上了解到，中国风力发电产业经过10年发展，到去年发电量已经超过发展了40年的核发电产业。

国家能源委员会专家咨询委员会主任张国宝则在讲话中透露，在2011年的福岛核事故以后，更多的国家把目光投向新能源。中国近年来新能源发展取得了令世人瞩目的成绩。在2004年，中国的风能发电仅占中国的15.6%，但是现在已经占全世界的27%，“去年风力发电在全国4.85万亿千瓦时发电量中占2%，而我国核电发电量为980亿千瓦时，这意味着风能发电已经超过了核电的发电量。

中国国际能源集团董事局主席吴国迪表示，目前中国的能源70%是煤炭为主的能源，相信再过10年，中国煤炭为主的能源会下降到50%。“目前中国的雾霾25%来自于汽车尾气，假如说中国的汽油都用清洁汽油的话，我相信这个雾霾就没有了。”

http://www.chinaepe.com/news/news_detail.asp?xwid=hy11197

可惜的是，事与愿违，风电发展了，风力减弱了，静稳天气条件使雾霾也扑面而来，难以遏止。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-753147.html

我们在2010年指出，北半球最近30年风速减慢的研究提出如下两个重要课题：其一，风速减慢是否与人为因素有关？其二，利用风能是否存在负面效应。

事实上，大陆集中在北半球，比森林高得多的城市高层建筑密布在沿海地区，阻挡陆海之间的季风循环，是北半球最近30年风速减慢的人为原因。密布在大陆内部的高架桥、高速公路、高速铁路如蜘蛛网，也是减慢内陆风速的重要原因。风力发电机利用风能发电，更是风速减慢的重要人为因素，这表明，天下没有免费的午餐，风能利用也要付出相应的代价。

由温差产生的大气环流是信风和季风形成的主要原因，其结果是均衡赤道和两级、大陆和海洋之间的温差，营造全球正常均衡的气候变化。人为降低风速，阻碍大气环流的正常运作，可造成热带地区更热、寒带地区更冷的极端气候频发，是严重气象灾害发生的根本原因。近年来频繁发生的城市内涝与城市减慢风速、云层阻挡在城市上空有关。由于城市减慢风速和改变风的方向，大城市的无序扩张将导致周围农村大气环流的改变和洪涝灾害的频繁发生，这些问题需要认真深入地研究和解决。

最典型的例子是"三北防护林"工程。三北防护林是防治沙尘暴的成果，也是2013年中国雾霾高峰的生成原因。近年来北京的沙尘暴确实减少了，但是，北京的雾霾也确实在突飞猛进：一种灾害的防治意味着另一种灾害的增强。灾害防治不能头痛医头脚痛医脚，应该综合防治，合理布局。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-848594.html

治理雾霾不能固守部门利益

2015年圣诞节，全球多地雾霾高发，与静稳天气的天文条件和近地风速减弱有很好的对应关系。

针对2015年11月以来，京津冀地区出现3次大范围雾霾天气过程，国家气候中心从气象角度分析原因，近期京津冀地区雾霾天气偏多、偏重的原因主要包括风速小、湿度大、静稳天气多等几个原因。

我们在2014年3月26日指出，2014-2016年全球最热年 2023-2025年全球最冷年：2014年是全球极端灾害频发年，高温、干旱、雾霾和强震是主要灾害。关键原因是2000-2030年拉马德雷冷位相和2014-2016年月亮赤纬角最小值。

2014-2016年月亮赤纬角极小值减小潮汐南北震荡幅度，导致高温、干旱、雾霾和强震，2013年的前兆值得关注。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-779229.html

我们预测，2015-2016年强厄尔尼诺事件和2014-2016年月亮赤纬角最小值叠加，导致2015-2016年雾霾严重；2016-2017年拉尼娜事件将使2017年雾霾减轻。

2015-2016年将重演1997-1998年大致过程。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-926781.html

我们在2014-1-9指出，京津风沙源的治理成果显著：10年间，累计安排资金412亿元，完成退耕还林和造林9002万亩、草地治理1.3亿亩，工程区森林覆盖率提高到15%。一系列数字表明，自2000年启动的京津风沙源治理工程，为保障我国北方远离“飞沙走石”作出了重要贡献。

然而，2013年京津地区雾霾高发却敲响了另一场灾害的警钟，无风的静稳天气与京津风沙源的治理有关吗？

恶性循环：一个防灾成果是另一个灾害的成因，这样的事例屡见不鲜。

中国和世界历史都有关于创世之初大洪水的记载，大禹治水是变堵截为疏导而获得成功的典型范例。疏导意味着大量地表水白白地流归大海，他虽然给人类留下了大量陆地空间，但最终导致地表水的流失和沙漠化的逐步发展。在人类的自我保护意识中，排涝保护农田是自身生存的需要，随之而来的沙漠化却同样威胁人类的生存。这样看来，大禹治水的成功恰恰表明人类对沙漠化负有责任。

种树防风的后果是雾霾高发，这是人们始料不及的。并且种树防风的代价太大，需要重新科学评估其防沙效果。

研究人员认为，风速下降可能有多种原因，比如气候变化可能影响了气流的传统活动模式，导致风速下降。一些地方的森林植被恢复和增长使得地球表面更为“粗糙”，也会起到降低风速的效果。因此，三北防护林防止风沙的功劳，也变为使中国风速减慢的罪证。

中国目前还处于靠自然风吹走雾霾的初期阶段，减慢自然风速就自然变为人为静稳天气的制造者，是雾霾清除不力的根源，是制造雾霾灾害的元凶之一。

减弱大气环流，阻碍冷暖气流交换，会使极端灾害频繁发生。

我们在2013-12-28指出，三北防护林是防治沙尘暴的成果，也可能是2013年中国雾霾高峰的生成原因。恶性循环：一个防灾成果是另一个灾害的成因。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-944654.html

鱼和熊掌不可兼得。有一利，必有一害，这是客观规律。承认基本事实是解决问题的关键，治理雾霾不能固守部门利益。

在空气污染较轻的沿海地区，森林围城可以净化空气减少雾霾；在空气污染严重的内地，森林围城将导致近地风力减弱，阻碍城市雾霾消散。具体问题具体分析，不能一概而论。

建议不要搞北京的森林围城，北京周边地区的荒漠治沙应该以草原绿地为主。