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雾霾不等于大气污染?并不能相互指代

2021-03-12 08:26:40来源:腾讯

由细颗粒物污染造成的灰蒙蒙的天空,经常被称作雾霾天,然而作为天气现象的雾与霾古已有之,在气象领域也有专门的定义,用雾霾来指代由细颗

分析上海和广州得到的结论基本类似,只是霾日数量稍微少一点,并且MHD在EHD中的比例更低,上海为58%,不到6成,而广州则只有约三分之一。

北京MHD和EHD的重合率分布,MHD中有约79%属于EHD,而EHD中只有少部分属于MHD,占比43%。

上海MHD和EHD的重合率分布,MHD中有约58%属于EHD,而EHD中只有少部分属于MHD,占比44%。

广州MHD和EHD的重合率分布,MHD中有约33%属于EHD,而EHD中只有46%日数属于MHD。

问题来了,为什么气象概念上的霾日数与基于颗粒物PM2.5浓度给出来的天数差别这么大?

首先,在气象上霾日的识别中,剔除了大量的特殊天气。这些特殊天气包括雨日、雾日、沙尘日、雷暴日等,在这些特殊天气里其实包含了大量的污染日,即雨日、雾日、沙尘日、雷暴日都有可能是污染日。特殊天气的日数并不小,在北京,平均一年有125日特殊天气,基本占一年365天的1/3。上海一年平均有141天特殊天气日,约占一年365天的2/5,而广州因为降雨日数更多,特殊天气日数达到212天,约占一年365天的3/5。

这些特殊天气里都包含了不少的污染天,例如北京的污染天(EHD)里,45%来自于特殊天气,43%来自于气象霾(MHD)日,还有约12%来自于既不是特殊天气也不是气象霾天的“其他”天气。对于上海而言,污染天(EHD)的44%来自于气象霾(MHD)日,30%来自于特殊天气,剩下26%来自于“其他”天气。广州的污染天46%来自于气象霾日,34%来自于特殊天气,另有20%来自于“其他”天气。

特殊天气里包含着重污染天,这可以通过几个例子来说明。

1) 案例1,大雾与重污染齐预警

华北地区2018年11月13-15日,2018年12月1-3日,大雾笼罩,北京市气象局连续发布大雾黄色预警。与此同时,北京市空气重污染应急指挥办公室发布重污染黄色预警,这是一个大雾+颗粒物污染的过程。如果按照气象标准,这算作雾日,是首先要被剔除掉的,不能算在气象“霾”日里。而按照环保颗粒物浓度的数据,这是典型的环境“霾”日。

北京市气象局2018年11月13日16:30发布大雾黄色预警

2018年11月13日8:00时,北京市空气重污染应急指挥办公室发布重污染黄色预警

北京市2018年12月1日17:30,发布大雾黄色预警

北京市于2018年12月1日0时启动空气重污染黄色预警。

2)案例2,雨日结伴污染天

雨日出现时,依然可以被算重污染天气。例如2016年2月12日,北京当天降雨量8毫米,降水主要出现在早上7点到夜里9点之间。当天的日平均PM2.5浓度为155微克/立方米,最大值小时值甚至飙升到225微克/立方米,按照《环境空气质量标准》,这可是五级重度污染,然而按照气象上对于霾日的判定,这一日因为下雨,是要被计入雨日的,不能被算作是个“霾”日,按照颗粒物浓度来算,这一天当然是一个典型的污染天,一个环境“霾”日。

2016年2月12日,北京当天逐小时降雨量(蓝色)与PM2.5(灰色)及能见度(红色曲线)

3) 案例3,回流天气遭遇沙尘活动,PM10、PM2.5双双超标

气象霾日里也不计入沙尘天。2018年3月27-28日,华北黄沙漫天,空气污染非常严重。28日早晨6点起,一个小时之内,PM10的读数迅速从300微克/立方米飙升至1000微克/立方米,下一个小时最高值超过2000微克/立方米。一直到当天夜里,才逐渐恢复到沙尘过程之前的水平。与此同时,受回流天气影响,北京市空气重污染应急指挥部于2018年3月24日20时发布空气重污染橙色预警。预警措施于3月26日0时至28日24时实施,在27日-28日期间,PM2.5的数值一直在200微克/立方米上下,这是一次由沙尘过程与回流天气一起导致的沙尘+颗粒物污染共同影响的过程。按照气象标准,这一日只能记做沙尘天,而不能记做“霾”日。

因此由于气象霾的定义所限,并不能把特殊天气中的重污染天考虑在内,气象霾日数并不包含特殊天气期间的重污染,所以业内曾经有个冷段子流传:

问:怎样才能治理霾?

答:当日的水汽含量超过95%就可以了。

问:怎样才能更有效地治理霾?

答:多下雨、下雪、刮沙尘暴就可以了。

4. 气象霾日里藏了很多“优良”天

另外值得注意的是,在被算作气象霾的日子里,也有很多天数颗粒物浓度并不高,按照空气质量标准,应该算作“优”或者“量”的天气。因此即使满足气象霾,也不见得一定是污染天。这样的天数占北京总气象霾的21%,上海气象霾的42%,广州气象霾的67%。

气象霾的判断基于能见度和相对湿度,作为大气光学参数的能见度受多个因子的影响,例如水汽、颗粒物浓度、颗粒物成分、NO2的含量等。根据对台湾中部地区的一项研究,PM2.5只能解释能见度约一半的方差。即使颗粒物浓度相同,大气颗粒物的成分也对能见度有不同影响。例如大气颗粒物中有一部分被称作褐碳(brown carbon),能够吸收太阳光蓝色以及紫外波段的辐射,还有一部分被称作黑碳(black carbon, BC),吸收能力更强,对太阳光谱“打包”全吸收。颗粒物成分在不同城市,城市与农村之间都有较大的差别,另外能见度也受光照条件、有无云雾遮挡视线、有无云层遮挡太阳等条件影响,并不能完全与大气中有多少颗粒物相对应。

5.公众语言中的“雾霾”

在媒体和公众传播领域,“雾霾”成了通用的语言,实际上颗粒物污染本质上既和“雾”关系不大,也和“霾”关系不大,二者合起来构成一个新词,按理说汉语言擅长用已有词汇构成新的词汇,例如“宇宙飞船”、“蹦极跳”、“信息产业”等。然而“雾霾”却算不上是个好的词汇,英语里发明了smoke+fog=smog代表雾蒙蒙的重污染天,字面含义里包含了人为活动的“烟smoke”,而“雾霾”里则全然不见人类活动。smog常被翻译为烟雾,指的是烟与雾混合的空气污染物。尽管国外用smog来谈论由于人类活动引起的颗粒物污染天气,但是国内的语境里“霾”成了更被广泛使用的词汇。在相关科学研究中“霾事件”、“霾日数”、“雾霾天气”、“灰霾事件”、“灰霾日”、“霾天气”、“霾过程”、“雾霾污染”、“灰霾治理”等词汇是广为应用的词汇,对应在英文文献中,haze pollution、haze pollution episode、haze episode、haze events、gray haze、haze evolution/cycles、haze days、non-haze days等词汇也被广泛使用。

对于我们目前由于大气中存在过量细颗粒物造成的天气现象,最专业的定义可能用“细颗粒物污染天”(Pollution of Particulate Matter 或者PM pollution)更为合适,但是很明显这并未流行起来,不仅“细污天”没流行起来,连“PM2.5污染”也没流行起来,不得不说,“雾霾”是个被误导了的词汇,普通老百姓叫着倒也无妨,但是气象和环境领域内的研究人员则需要对“雾霾”的概念有清醒的认识。

在气象与环境业务和研究领域,词语“霾”(haze)被广泛使用。尽管二者的标准和规范并不相同,但在一段时间里,气象和环保领域都展开对词汇“霾”的争夺,气象领域甚至要通过立法形式,把空气污染为特征的“环境霾”列入气象灾害,北京市人大常委会法制委员会通过专家咨询和调研活动,最终否决了把“霾”列入气象灾害的动议。从此以后,空气污染的预报问题由各地的环保部门来进行,气象部门只能发布“不可描述”的天气。

气象部门提议把表示目前实际含义为空气污染的霾列入气象灾害的立法动议,最终被北京市人大否决。

总结

总结起来,气象霾日与环境霾日基本是两个完全不同的概念,并不能相互指代,其主要原因来自于:

1)气象霾日的获得首先剔除了特殊天气,特殊天气里的大量污染日数并不被包括在内。

2)能见度受多种因子影响,并不能完全表示颗粒物浓度变化引起的消光。

3)用气象概念“雾霾”来指代细颗粒物污染,并不准确,科研和管理机构应该有清醒的认识,媒体传播部门需要正确理解。

关键词: 大气污染

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