氣象因子：灰霾產生的助推劑

灰霾天（資料圖）

改革開放以來，由于經濟規(guī)模迅速擴大和城市化進程加快，大氣氣溶膠污染日趨嚴重，由氣溶膠污染造成的能見度惡化事件越來越多，我國部分地區(qū)灰霾天氣迅速增加。作為一種災害性天氣，由灰霾引發(fā)的環(huán)境效應問題和氣候效應問題，廣泛地引起科學界、政府部門和社會公眾的關注，而成為熱門話題。那么，什么是灰霾？灰霾的主要成分是什么？我們所熟知的風、溫、壓、濕等氣象因子在灰霾形成過程中又扮演了什么樣的角色呢？

“灰霾”一詞的科學定義最早出現(xiàn)于2002年12月15日在北京召開的“我國區(qū)域大氣灰霾形成機制及其氣候影響和預報預測研討會”上，由中國氣象科學研究院的青年科學家依據(jù)國外文獻中的“GrayHaze”直譯為“灰霾”，用以稱呼由于人類活動增加導致的城市區(qū)域近地層大氣的氣溶膠污染導致能見度惡化現(xiàn)象。在中國氣象局《地面氣象觀測規(guī)范》中對“灰霾”有如下定義：“大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10公里的空氣普遍混濁現(xiàn)象，使遠處光亮物體微帶黃、紅色，使黑暗物體微帶藍色?！倍?010年頒布的《中華人民共和國氣象行業(yè)標準》則給出了更為技術性的判識條件：“當能見度小于10公里，排除了降水、沙塵暴、揚沙、浮塵等天氣現(xiàn)象造成的視程障礙，且空氣相對濕度小于80%時，即可判識為霾?！?/P>

由此可知，灰霾的核心物質是大氣中懸浮的氣溶膠顆粒。正是由于顆粒物的散射、吸收帶來的消光作用，降低了空氣能見度，給人造成“霧蒙蒙”之感。顆粒物的全體家族稱為總懸浮顆粒物（TSP），按照大小可以分為巨粒子（如降水粒子、云霧粒子、沙塵）、粗粒子（如海鹽、土壤塵、火山灰）、細粒子（如硫酸鹽、硝酸鹽、有機物等）、超細粒子（如碳顆粒）等，其中容易造成灰霾天氣的主要是細粒子。細粒子也稱為PM2.5，是指環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑≤2.5微米的顆粒物，研究表明，我國城市中大量的PM2.5直接或間接地來源于燃燒過程。

我們知道，排入大氣中的污染物主要來源于自然排放和人類活動的排放，在一段時期內，無論是自然排放、還是人類活動排放的氣溶膠粒子的總量是大致穩(wěn)定的，那為什么有時出現(xiàn)嚴重的灰霾天氣，有時又是藍天白云呢？決定性的控制因素就是氣象條件。在不同的氣象條件下，同一污染源排放所造成的地面污染物濃度可相差幾十倍乃至幾百倍，這是由于大氣對污染物的稀釋擴散能力隨著氣象條件的不同而發(fā)生巨大變化的緣故。

那么，影響灰霾形成的主要氣象因子有哪些呢？

一、從大范圍看，需要合適的大尺度環(huán)流形勢。我們知道，大氣穩(wěn)定度和大氣對污染物的擴散能力取決于高低空大氣環(huán)流的配置。實踐經驗通常采用500hPa和地面的天氣系統(tǒng)來分類，主要依據(jù)500hPa槽所處地理位置、移動速度和方向以及相應的地面高低壓系統(tǒng)的配置情況，灰霾天氣過程發(fā)生時的環(huán)流形勢可分為中阻塞性、南支槽型和緯向型三種。不論哪種形勢，對應在地面上，我國東部均形成高壓控制的均壓場，水平氣壓梯度較小，導致地面風速較小，且大氣層結穩(wěn)定，不利于污染物的擴散。

二、從水平風場看，出現(xiàn)氣流停滯區(qū)，近地面靜風或弱風現(xiàn)象增多。隨著城市建設的迅速發(fā)展，大樓越建越高，增大了地面摩擦系數(shù)，使氣流經城區(qū)時明顯減弱。靜風現(xiàn)象增多，不利于大氣污染物向城區(qū)外圍擴展稀釋，并容易在城區(qū)內積累高濃度污染。

三、從熱力結構看，邊界層存在強逆溫現(xiàn)象。通常情況下，在低層大氣中，氣溫是隨高度的增加而降低的。逆溫層好比一個鍋蓋覆蓋在城市上空，使城市上空出現(xiàn)了高空比低空氣溫更高的逆溫現(xiàn)象。污染物在正常氣候條件下，從氣溫高的低空向氣溫低的高空擴散，逐漸循環(huán)排放到大氣中。但是逆溫現(xiàn)象下，低空的氣溫反而更低，導致污染物的停留，不能及時排放出去。

四、從濕度條件看，常伴隨強日照和低相對濕度。2010年出臺的國家行業(yè)標準“QX/T113-2010，霾（灰霾）的觀測和預報等級”中規(guī)定相對濕度在80%以下基本判定為灰霾，而《廣東省灰霾天氣預警信號發(fā)布細則》則更具可操作性，當相對濕度在80%～95%時，判定為霾或者輕霧。統(tǒng)計表明，相對濕度在40%～70%之間有利于灰霾及嚴重、重度灰霾天氣出現(xiàn)，尤以50%～60%時出現(xiàn)概率最高。

五、從垂直運動看，低層存在下沉運動、負渦度區(qū)和輻散層。負渦度區(qū)和輻散層作用于流場，使得對流層低層的下沉運動加強，從而抑制了近地層污染物的垂直擴散，造成污染物積聚增多，灰霾強度加強，范圍擴大。反之，上升運動、正渦度區(qū)和輻合層作用于流場，則促使灰霾減弱消散。

由此可見，灰霾的形成與氣象條件密切相關，當城市中機動車尾氣以及其它煙塵排放源排出粒徑在微米級的細小顆粒物，停留在大氣中，遇到逆溫、靜風、低相對濕度等不利于擴散的天氣出現(xiàn)時，就形成灰霾。

灰霾不僅能使能見度降低，導致交通事故發(fā)生，而且還能誘發(fā)呼吸道等多種疾病，危害人類的身心健康，同時對氣候以及生態(tài)環(huán)境造成較大危害。

目前，我國存在著4個灰霾天氣比較嚴重地區(qū)：黃淮海地區(qū)、長江三角洲、四川盆地和珠江三角洲，研究表明，無論是灰霾出現(xiàn)的次數(shù)還是灰霾天氣的污染程度，都呈現(xiàn)出增多增強的趨勢，且在短時間內這種趨勢很難改變。這就要求我們共同關注灰霾，提高對灰霾天氣的認識，加強灰霾天氣的監(jiān)測和預報，加深對灰霾成因的研究和理解，進而科學、有效地預測和動態(tài)調控污染物排放以治理灰霾天氣。

這對于減輕城市的空氣污染，保護人類賴以生存的環(huán)境具有重要的現(xiàn)實意義。（作者：呂夢瑤）