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“气溶胶”是导致何空气既像雾又像霾的真凶
2013-09-16 光明日报

  影响“能见度”的雾和霾,与一种叫“气溶胶”的物质关系密切。“气溶胶”为什么会导致我们看到的空气既像雾又像霾?如何降低气溶胶对空气质量的影响?

  从2005年开始,中国气象局在全国范围启动PM10、PM2.5的业务观测,2010年又启动了地面气象观测自动化专项工作。试图通过能见度指标,及时数值预报“雾霾天气”。2011年,中国气象局率先推广使用“能见度自动观测技术”,并在江苏、广东等省开展能见度自动观测试点工作。目前,全国国家级台站已有200多套能见度仪投入业务使用。

  影响“能见度”的雾和霾,与一种叫“气溶胶”的物质关系密切。“气溶胶”为什么会导致我们看到的空气既像雾又像霾?如何降低气溶胶对空气质量的影响?

  “干气溶胶粒子”导致霾的形成

  我们平时看不到的空气里面散布着许多“气溶胶粒子”。有的气溶胶粒子比较干,有的会吸水。在过去没有太多人为污染时,“干气溶胶粒子”也被称为“干尘粒”。当空气中水汽较多时,某些吸水性强的“干气溶胶粒子”会吸水、长大,并最终活化成云雾的凝结核等,产生云雾滴。

  雾和霾原本是自然界两种天气现象。根据气象学上的定义,“霾”是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中,使水平能见度小于10公里的空气普遍混浊的现象。而雾,则是水汽比较重时,“干尘粒”吸水,最终结成云雾滴,使能见度进一步降低;低于1公里时被定义为雾,而能见度在1~10公里时则被定义为轻雾。

  由于干气溶胶粒子和云雾滴都能影响能见度,所以,能见度低于10公里时,可能既有干气溶胶的影响(即导致霾的产生),也可能有雾滴的影响(即导致轻雾)。霾和雾在一天之中可以变换角色,甚至在同一区域内的不同地方,可能雾和霾也会有所侧重。一般情况下,当雾和霾同时存在时,我国区域性能见度低于10公里的空气普遍浑浊现象,会被称为“雾——霾”现象。

  因此,科学家发现,“气溶胶粒子”十分重要,没有干气溶胶粒子就无法形成霾,在实际的大气中没有气溶胶粒子参与也无法形成雾。在过去,当人类活动比较弱的时候,这些气溶胶粒子主要来自于自然过程,在大气当中被视为是一种‘背景气溶胶’,霾的问题并不突出。

  但是,随着人类活动的加剧,这一现象出现了显著的变化。通过多年对我国能见度与气溶胶关系的分析发现:我国近二三十年中东部区域霾问题日益严重,主要是由人类活动排放的大气气溶胶显著增加所致。在一定的气象条件下,又由于大量气溶胶粒子还可以活化成为云雾的凝结核,参与到云雾的形成过程中。这就意味着,当今不论是霾还是雾,其背后都有大量人类活动排放的大气气溶胶粒子的介入,都已经不是一种完全的自然现象。

  “能见度”不仅有干气溶胶粒子的贡献,还有其“积极”参与的云雾滴的作用。所以,“能见度预报”,不是简单的空气质量预报,仅预报PM2.5是不够的,还需要预报出云雾滴对能见度的影响,以及对雾霾的形成机理作更深入的研究。

  在国家973项目持续支持及行业专项等支持下,中国气象局研发了“中国雾霾数值预报系统”,通过预报6类7种气溶胶组分及其对云雾的影响,进而预报霾和雾造成的能见度状态。该系统在2008年奥运会期间首次应用。经过几年的业务试用,2012年已正式被中央气象台采用,并在2012年秋冬季和今年1月的持续性雾——霾天气过程中,提供了有效的预报预警服务。

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