與
PM2.5
相關的霧和霾如何形成
來源：中國氣象報
發(fā)布時間：
2013
年
03
月
12
日
在
1
月份多次嚴重影響我國中東部地區(qū)的霧
-
霾天氣，在
2
月份依舊來勢
洶洶，深鎖多城。到底是什么形成了霧和霾？為何霧
-
霾出現(xiàn)難驅(qū)散？隨著人類
活動的加劇，霧
-
霾是否也產(chǎn)生了新的變化？帶著種種疑問，本報記者采訪了中
國氣象科學研究院研究員張小曳，向公眾解讀有關霧
-
霾的有關問題。
現(xiàn)今
PM2.5
參與形成的霧和霾，已非完全自然現(xiàn)象
要想科學研究霧
-
霾成因，首先應該分清霧和霾的定義。張小曳說，霧
和霾原本是自然界兩種天氣現(xiàn)象。
根據(jù)氣象學上的定義，
霾是大量極細微的干塵
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，這里
的干塵粒即指的是干氣溶膠粒子。
當空氣中水汽較多時，
某些吸水性強的干氣溶
膠粒子會吸水、
長大，
并最終活化成云霧的凝結(jié)核等，
產(chǎn)生更多、
更小的云霧滴，
使能見度進一步降低，低于
1
公里時被定義為霧，而能見度在
1~10
公里時則被定
義為輕霧。
“
由于干氣溶膠粒子和云霧滴都能影響能見度，所以，能見度低于
10
公
里時，可能既有干氣溶膠的影響（即霾的貢獻）
，也可能有霧滴的影響（即霧的
貢獻）
。
”
張小曳說。霾和霧在一天之中可以變換角色，甚至在同一區(qū)域內(nèi)的不同
地方，可能霧和霾也會有所側(cè)重。一般情況下，當霧和霾同時存在時，老百姓看
到的我國區(qū)域性能見度低于
10
公里的空氣普遍渾濁現(xiàn)象就被稱為
“
霧
-
霾
”
現(xiàn)象。
“
氣溶膠粒子十分重要，沒有干氣溶膠粒子就無法形成霾，沒有氣溶膠
粒子參與也無法形成霧。
”
張小曳告訴記者，
“
在過去，
當人類活動比較弱的時候，
這些氣溶膠粒子主要來自于自然過程，在大氣當中被視為是一種背景氣溶膠。
”
但是，
隨著人類活動的加劇，
這一現(xiàn)象出現(xiàn)了顯著的變化。
通過多年對
我國能見度與氣溶膠關系的分析，
氣科院大氣成分研究團隊張小曳發(fā)現(xiàn)，
我國近
二三十年中東部區(qū)域霾問題的日益嚴重，
主要是由人類活動排放的大氣氣溶膠的
顯著增加所致。
在一定的氣象條件下，
又由于大量氣溶膠粒子還可以活化成為云
霧的凝結(jié)核，參與到云霧的形成過程中。
“
這就意味著，當今不論是霾還是霧，
其背后都有大量人類活動排放的大氣氣溶膠粒子（例如
PM2.5
）的介入，都已
經(jīng)不是一種完全的自然現(xiàn)象。
”
他補充道。如果想要積極應對霧
-
霾天氣所帶來的
問題，必須對這種變化背后的大氣氣溶膠污染問題給予特別的重視。
同時，
張小曳指出，
由于能見度的影響不僅有干氣溶膠粒子的貢獻，
還
有其
“
積極
”
參與的云霧滴的作用，
所以能見度預報不是簡單的空氣質(zhì)量預報，
僅
預報
PM2.5
是不夠的。據(jù)悉，在國家
973
項目持續(xù)支持及行業(yè)專項等支持下，中
國氣象局研發(fā)了中國霧霾數(shù)值預報系統(tǒng)，通過預報
6
類
7
種氣溶膠組分及其對云
霧的影響，進而預報霾和霧造成的能見度損失。該系統(tǒng)在
2008
年北京奧運會期
間首次應用。經(jīng)過幾年的業(yè)務試用，該系統(tǒng)
2012
年已正式被中央氣象臺采用，
并在
2012
年秋冬季和今年
1
月的持續(xù)性霧
-
霾天氣過程中，提供了有效的預報預
警服務。
霧和霾的形成與變化機理十分復雜
霧和霾在現(xiàn)今成為社會與公眾最為關注的熱點問題之一，
是因為霧和霾
的形成與變化機理十分復雜。
“
霧和霾的形成與我國居高不下的氣溶膠粒子濃度水平有直接的關系。
”
通過數(shù)據(jù)比較，
中國氣象科學研究院大氣成分研究團隊發(fā)現(xiàn)，
我國氣溶膠濃度水
平在世界范圍內(nèi)較高，僅次于南亞城市，遠高于歐洲、美洲的城市和城郊地區(qū)。
我國北京的氣溶膠（主要是礦物氣溶膠）濃度與歐美城市所有氣溶膠濃度相當。
同時，今年
1
月份多次嚴重的霧和霾的發(fā)生，也與不利的氣象條件有關。今年
1
月出現(xiàn)了近年來少有的有利于形成霧和霾的氣象條件，
與前期最大的不同是中緯
度地區(qū)環(huán)流經(jīng)向梯度小，
使得此期間北方冷空氣強度變?nèi)酰?
南方暖濕氣流相對較
強，
大氣靜穩(wěn)且相對濕度較高。
中國氣象科學研究院研發(fā)的污染氣象條件指數(shù)模
型（
Plam
）
，可用來定量表征氣象條件是否有利于霧和霾形成。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當基
于風速、風向、相對濕度、大氣凝結(jié)函數(shù)、大氣穩(wěn)定度等計算得出的
Plam
指數(shù)
超過
80
時，易出現(xiàn)霧和霾天氣。
張小曳主持的
973
項目團隊研究還發(fā)現(xiàn)，我國華北區(qū)域
70%
的氣溶膠以
內(nèi)混方式混合。
我國的礦物氣溶膠含量較高，
與兩到三種酸性氣體反應后，
在表
面形成液膜，
抑制了新粒子形成，
但促使更多的硫酸鹽和硝酸鹽氣溶膠轉(zhuǎn)化，
自
身也更易吸濕增長及參與云霧形成，
在酸性界面也更容易形成二次有機氣溶膠使
我國霧和霾問題更為復雜。
團隊觀測獲得氣溶膠吸濕增長的因子，
還發(fā)現(xiàn)氣溶膠
混合使氣溶膠雖然在低的相對濕度下就開始吸水卻
“
長
”
不大，
導致更多的氣溶膠
滯留在大氣中，
使霾更加嚴重。
形成之后的霧和霾會使到達地面的輻射減少，
大
氣層結(jié)穩(wěn)定度增加，
有利于氣溶膠不斷積聚和凝聚，
還造成更多霧滴生成，
形成
“
惡性循環(huán)
”
，從而導致連續(xù)數(shù)天霧霾污染維持和不斷加劇的現(xiàn)象。
通過對
6
類
7
種氣溶膠在全國
14
個觀測站兩年的觀測發(fā)現(xiàn)，我國霧和霾
中
35%
是礦物粉塵，硫酸鹽、有機碳各占
15%
左右。同時，通過對我國、美國、
西班牙三個本底站氣溶膠光學厚度的比較，我國本底氣溶膠濃度相對高。
“
這說
明我們在積極應對霧和霾天時，
要對控制我國氣溶膠污染難度應有充分的估計。
”
張小曳坦言
