细颗粒物污染与气象之间的关系

　　一、 影响细颗粒物污染的气象因素有哪些

　　大气环境质量与直接影响它的天气过程（气象条件）关系紧密，细颗粒物（PM2.5）浓度季节变化特征除与季节性的污染排放有关外，也和气象因素有关，主要包括风速、温度、湿度、光辐射强度、降雨量等。

　　风速的影响主要表现在加快PM2.5的传输和扩散，当遭遇特定风向，可造成周边污染物气团向特定区域的输送。

　　温度会影响PM2.5中的水分含量及一些半挥发性物质的含量，同时也影响某些大气化学反应的速率。

　　湿度除影响PM2.5的含水量外，同时也是影响大气化学反应的重要因素（湿度对SO42-、NO3-、NH4+及C2O42-的浓度影响均非常显著）。

大气环境质量与气象因素密切相关

　　二、逆温是一种加剧重污染天气的典型大气现象

　　大气污染物除了水平扩散，还能向天空垂直扩散。

　　在低层大气，大气温度随着高度增加而下降，每上升100米，温度降低0.6℃左右。

　　也就是说，在数千米以下，一般是低层大气温度高、密度小，高层大气温度低、密度大。

　　这种大气层结构容易发生上下对流运动，可将近地面层污染物向高空和远距离输送扩散， 从而使地面上空污染程度减轻。

　　在某些天气条件下，地面上空的大气中会出现气温随高度增加而升高的规象，气象学上称它为“逆温”。

　　发生逆温现象的大气层称为“逆温层”，这种现象在冬季尤其常见。

　　当气温呈现下低上高的状态而出观“逆温层”的时候，它就像大被子一样覆盖在近地面，阻碍空气的垂直对流运动，使混合层高度由较高时的上干米，大幅降低至几百米甚至几十米，导致污染物的扩散受到抑制而大量聚集在近地面上空。

　　污染物集中在低层大气中出现霾时，气溶胶的总效应是“冷却效应”，使得低层降温幅度高于上层，使得逆温加重，大气层结①更加稳定。

　　①大气层结（atmospheric stratification）是大气中温度、湿度等气象要素的垂直分布。不同的大气层结对天气、大气物理情况有不同的影响。一般用稳定度来度量，不同的稳定度影响到湍流的产生，也会影响到多种天气现象的形成。

　　逆温形成污染、污染加剧逆温......恶性循环、越来越重，不利于污染物的扩散和稀释。

气象条件不好时产生的逆温现象会加剧重污染天气

　　三、全球气候变化对灰霾天气的形成有一定影响

　　以全球变暖为主要特征的气候变化会使大气层结构更加稳定。

　　也就是说，在全球变暖的气候变化背景下，大气边界层稳定度、冬季小风日数、大气环境容量等方面发生变化，容易导致霾不断加重。

　　从气象条件上分析，我国东部地区处在副热带干旱和半干旱区的下游地区，又是全球中低纬度陆地低层平均大气稳定度最强的地区，具有形成霾天气的自然条件。

　　特别是近几十年来气候变化使我国平均风速下降、小雨日数减少，不利于污染物的扩散。

全球气候变化对区域气候的影响仍处于初步研究阶段

　　2017年美国佐治亚理工学院地球与大气科学系的一项研究表明，全球气候变化导致极地北冰洋海冰消融与西伯利亚降雪增加，改变了区域大气环流结构，可能加剧了中国近年来冬季空气污染的问题，一定程度上揭示了气候变化与雾霾之间的关系。

　　研究小组收集了包括气象能见度观测与卫星监测数据在内的相关资料，基于地表风速与逆温强度创建了一个空气污染潜势指数（PPI），以此衡量中国东部地区的污染扩散条件。

　　在冬季，工业与机动车排放的大量空气污染物通过水平扩散或垂直混合来有效清除。

　　一旦这些大气的清除机制在静稳天气条件下失效，空气污染物便开始累积。

　　发生于2013年1月的事件就像是“有人关掉了通风扇以阻止区域空气自然流通净化”。

　　此外，在进一步研究包含极冰、 雪盖、厄尔尼诺等各种主要气候因子的影响后，研究小组发现，中国地区静稳天气条件与北极海冰和中高纬度西伯利亚地区雪盖的变化密切相关，认为海冰减少与雪盖增加导致影响中国的西伯利亚高压脊减弱，由此减小了海陆气压与温度梯座，并导致东亚冬季风传播路径向东偏移，这一变化降低了中国东部地区的地表风速，并创造了区域大范围的静稳天气条件。

　　不过，对于这个结论，专家们看法不一。

专家学者意见不一

　　美国德克萨斯农工大学张人一教授指出，这项研究尚不足以证明北极海冰快速融化与中国重度雾霾之间的因果关系。

　　清华大学环境学院院长、中国工程院院士贺克斌告诉新华社记者，这篇文章从一个方面解释了华北平原近几十年平均风速一直在减小的原因，但产生空气污染的内因是污染物排放，外因是气象。

　　长期气象条件趋于不利将使中国需要通过更大幅度的污染物减排来实现空气质量改善目标。

控制污染物排放才是治理大气环境污染问题的关键

本文节选于《大气细颗粒物污染》，由中国环境科学学会编著。