北京霧霾根源於風力衰減—新聞—科學網

2020-11-27 科學網

 

■晟旻

近些年,北京地區空氣汙染嚴重,尤其是冬季常有霧霾天氣。頻發、嚴重、持續的霧霾,日益威脅著北京及其周圍地區居民的身心健康。北京霧霾天氣問題,正從單純的生態環境問題演化為嚴重社會問題。

對北京地區霧霾天氣形成原因,有關專家進行了「源解析」工作,得出這樣一個結論:「機動車、燃煤、工業汙染和揚塵是北京地區大氣汙染的主要來源,也是造成北京地區空氣重汙染的根本原因。」

其論謬矣!

兩大因素導致北京北風減弱

筆者認為,北京的風明顯減少變弱,造成空氣流動性降低,才是導致北京霧霾的主要癥結。而空氣流動性差,並不像有的專家解釋的那樣,是由於近年來城市建設發展迅猛、高樓大廈越建越高越多,產生「阻擋和摩擦作用所致」,而是另有根本原因。以下兩大因素的影響,是主要的。

第一大因素,蒙古高壓逐漸「疲軟」轉弱。

我們知道,北京採暖期(11月15日至來年3月15日)的冬季風,主要是受「北部高壓因素」影響的。在冬季,整個歐亞大陸受大陸冷性高壓控制。北京因位於高壓前部偏北氣流中,所以冬季以偏北風為主。同時,又有一個「熱力因素」與「北部高壓因素」相互配合、形成合力,使得「北京冬季以偏北風為主」成為定勢。這就是北京位於亞歐大陸東部和太平洋西岸,冬季海陸熱力性質差異顯著,氣流沿著因熱力差所形成的氣流通道,以浩浩蕩蕩之勢自西北向東南流動,地面因此盛行由大陸吹向澳洲的強勁陸風。

但天有不測風雲!由於全球氣候變暖,近年來厄爾尼諾效應持續增強,西伯利亞寒潮出現變化,蒙古高壓逐漸轉弱,風源呈現疲軟;亞洲大陸與太平洋之間的海陸溫差也不斷縮小,兩者之間的氣壓差不斷下降,導致空氣流動動力不足。如同「陰盛陽衰」,這時另一支力量增強了。當此時節,在高空中緯度地區,東西方向的緯向氣流「打出橫炮」,形成「滄海橫流」之勢。這些因素,造成高緯度的冷空氣不易南下侵入我國北部地區,我國華北地區的冷空氣因此而比往年勢力變弱。

第二大因素,「防風固沙林帶」起到阻風作用。

我們知道,內蒙古高原地面坦蕩、起伏和緩,沒有高山峻岭阻擋來自北方的冷空氣,造成冷空氣活動既頻繁又強勁,西北風風速之大,猶如萬枚離弦之箭。不過,風在自北向南吹時逐漸衰減,比如海拉爾一帶的最大風速為27~30米/秒,到了北京就變為15~17米/秒;華北地區的大風日數,也是由北往南逐步遞減,比如多倫的年平均大風日數在50天以上,到了天津則變成22~30天。但總體來說,在漫長的地質年代中,內蒙古高原在蒙古北線與內蒙古南線之間,不是充當「擋風牆」角色,而是一直起著「通風走廊」作用,形成中國北方巨大風口、風洞。令人驚訝的是,這種自然規律被人為、善意地改變了。經人類半個世紀改天換地,內蒙古高原的生態植被條件發生巨變。不僅如此,整個「三北防護林工程」和「京津風沙源治理工程」也不斷取得進展。北京以北及其西部的「通風走廊」,均出現了梗塞。

讓我們先看看50多年來內蒙古自治區生態植被的變遷情況吧:1955年時,內蒙古自治區的森林覆蓋率僅為9.2%,草原植被覆蓋度僅為11.8%;2005年時,內蒙古自治區的森林覆蓋率上升到17%,草原植被覆蓋度上升到35%;2015年時,內蒙古自治區的森林覆蓋率又上升到21.5%,草原植被覆蓋度進一步上升到44.1%。半個多世紀的滄桑巨變,使發黃的內蒙古逐漸變為綠洲,內蒙古呈現出森林面積、蓄積量持續雙增長和荒漠化土地、沙化土地面積持續雙減少的態勢。一條巨型防線——大型防風固沙林帶,有效阻擋住了肆虐風沙的腳步。但這卻帶來另一個問題,就是對北京風的「阻擋和摩擦作用」首先在這裡實現了,以致嚴重影響到了北京和整個華北平原的自然風。北風不再「那個吹」,雪花也不再「那個飄」了。

讓我們再來看看50多年來北京地區沙塵暴、揚沙、浮塵、大風等天氣的變化情況:沙塵暴(水平能見度小於1公裡,同時風速達到或超過8米/秒),1951年至2005年時,年平均次數為0.5次,到2006年至2015年時,已降為0次!揚塵(水平能見度小於10公裡,同時風速達到或超過8米/秒),1951年至2005年時,年平均次數為8.7次,到2006年至2015年時,已降為2.6次!浮塵(水平能見度小於1公裡),1951年至2005年時,年平均次數為4.0次,到2006年至2015年時,減為3.5次!大風(瞬時風速達到或超過17米/秒),1951年至2005年時,年平均次數為13.5次,到2006年至2015年時,已降為6.9次,減少了一半!

正是由於蒙古高壓轉弱和內蒙古防風帶有效阻風兩大因素的作用,或許還應疊加上內蒙古「風力發電方陣」(目前已達1848.86萬千瓦裝機容量,風力發電機吊裝規模宏大)等等因素的微小變風影響,使得華北平原的北風包括西北風,已如「強弩之末,勢不能穿魯縞者也」。

面對風雲變幻的反思

現在我們終於明白了,造成北京霧霾天氣的主要原因,是北京地區的冬季北風明顯減少變弱和汙染物排放嚴重增大聚集這兩大因素。而根本原因,則是北方風力衰減、風勢過弱。

隨著政府對大氣汙染源大力綜合治理,北京地區霧霾汙染程度有望得到緩解。但由於自然風不能由政府立馬控喚,所以北京霧霾嚴重問題,一時無法得到根治。我們對於根治北京霧霾問題的艱巨性、複雜性和長期性,必須有充分認識。

現在看來,在人類痛心思考厄爾尼諾現象的同時,我們對內蒙古高原的風沙治理問題,包括哪塊可以治理、哪塊不能治理的問題,也有必要進行重新審視。如果內蒙古綠化步伐照此速度發展下去,即按照目前年均治理沙化土地1200萬畝、荒漠化和沙化面積年均減少140萬畝和37.6萬畝的速度線性發展,那麼要不了多少年,內蒙古的「通風走廊」將變成更厚的「擋風長城」,風能將在京畿以北和以西消耗殆盡。屆時,北京乃至廣袤華北平原上空的重重霧霾,便難有消散之一天。

我們不禁要問:我們是不是把樹栽錯了地方呢?「通風走廊」真的是「不通」也可以嗎?

也許,荒漠與綠洲的比例,在地球上是有不可更改的鐵律的。

也許,地球上任何一角,哪怕是荒涼的戈壁、沙漠,也是動碰不得、「治理」不得的。

毫無疑問,霧霾,就是自然界對人類、對我們的「工業勝利」以及「綠化勝利」的又一次懲罰!

(作者系中國國際戰略學會特邀研究員)

《中國科學報》 (2016-02-15 第7版 觀點)

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