11月(yue)3日，北京發布空(kong)氣(qi)重污(wu)染黃色預(yu)警。我們想知(zhi)道，冬季京津冀等(deng)地區氣(qi)象條件如何？除了氣(qi)象條件之外還有哪(na)些因素造成(cheng)霧霾(mai)天氣(qi)頻發？如何應對這些挑(tiao)戰？  

在京津(jin)冀地(di)區(qu)靜(jing)穩天氣條件下形(xing)成的(de)(de)“三圈環流”（由于山區(qu)與平原的(de)(de)熱(re)力(li)差異、城市與郊(jiao)區(qu)熱(re)力(li)差異、海(hai)面與陸面的(de)(de)熱(re)力(li)差異形(xing)成的(de)(de)山谷(gu)風(feng)(feng)環流、城市熱(re)島(dao)環流、海(hai)陸風(feng)(feng)環流）的(de)(de)耦(ou)合(he)效應，對京津(jin)冀地(di)區(qu)污染物的(de)(de)擴散產生(sheng)重要的(de)(de)影響(xiang)。  

 對話人：北京大學(xue)物理學(xue)院大氣與海洋科(ke)學(xue)系(xi)博士生(sheng)導師劉樹華  

劉(liu)樹華，北京大(da)學物(wu)理學院(yuan)大(da)氣(qi)(qi)與(yu)海洋科(ke)(ke)學系教(jiao)授(shou)、博士(shi)生導師(shi)，大(da)氣(qi)(qi)物(wu)理與(yu)大(da)氣(qi)(qi)環境學科(ke)(ke)帶頭人。從(cong)事大(da)氣(qi)(qi)邊界層物(wu)理、陸(lu)氣(qi)(qi)相(xiang)互作用、區(qu)域與(yu)全(quan)球變化(hua)研(yan)究和教(jiao)學工作。主持國(guo)家基(ji)礎研(yan)究計劃（973項(xiang)目(mu)）課(ke)題(ti)、國(guo)家科(ke)(ke)技支撐(cheng)項(xiang)目(mu)課(ke)題(ti)、國(guo)家自然科(ke)(ke)學基(ji)金(jin)國(guo)際(ji)合作項(xiang)目(mu)、國(guo)家自然科(ke)(ke)學基(ji)金(jin)面上項(xiang)目(mu)、科(ke)(ke)技部全(quan)球變化(hua)專項(xiang)項(xiang)目(mu)等。  

采訪(fang)人：本報(bao)記者楊奕萍  

霧霾天氣形成(cheng)的(de)成(cheng)因(yin)是(shi)什么(me)？  

■地理(li)環境、天氣條件和(he)污染(ran)源分布作用(yong)。  

中國(guo)環境報：11月(yue)份北方將(jiang)進入采暖季(ji)，京(jing)津冀地(di)區的(de)空氣(qi)(qi)質量(liang)將(jiang)面(mian)臨嚴峻挑(tiao)戰。您(nin)認(ren)為今(jin)年(nian)冬季(ji)京(jing)津冀地(di)區的(de)天氣(qi)(qi)條(tiao)件與以(yi)往相(xiang)比有何不(bu)同？  

劉樹華：今年10月13日～16日，京(jing)津(jin)冀地區出現了(le)霧(wu)霾(mai)天氣(qi)。10月13日16時，北京(jing)市空氣(qi)重(zhong)污(wu)染(ran)(ran)應急指揮(hui)部辦公室發(fa)布了(le)空氣(qi)重(zhong)污(wu)染(ran)(ran)藍(lan)色預(yu)警。同時，天津(jin)、河(he)北、山(shan)東等(deng)地也出現了(le)霧(wu)霾(mai)天氣(qi)，相(xiang)繼發(fa)布了(le)空氣(qi)重(zhong)污(wu)染(ran)(ran)預(yu)警，啟(qi)動了(le)應急響應。  

進入采暖季，由于采暖將(jiang)向大氣(qi)(qi)中釋(shi)放(fang)污(wu)染(ran)物，大氣(qi)(qi)邊界(jie)層產生(sheng)逆(ni)溫作(zuo)用，使得大氣(qi)(qi)更(geng)加(jia)穩定(ding)，擴散能力較弱，是秋(qiu)冬(dong)季更(geng)容易形成霧霾天氣(qi)(qi)的主要原因。  

至于今年冬季京(jing)津冀(ji)地區的(de)霧(wu)霾(mai)是(shi)否更為嚴重(zhong)，是(shi)一個很復雜的(de)問題。在污染源沒(mei)有變化的(de)情況下，主要取決于天(tian)(tian)(tian)氣(qi)過(guo)(guo)程(cheng)。如(ru)(ru)果天(tian)(tian)(tian)氣(qi)過(guo)(guo)程(cheng)（大(da)風）比(bi)(bi)較(jiao)頻繁，嚴重(zhong)霧(wu)霾(mai)天(tian)(tian)(tian)氣(qi)將較(jiao)少(shao)。如(ru)(ru)果天(tian)(tian)(tian)氣(qi)過(guo)(guo)程(cheng)（大(da)風）較(jiao)少(shao)，大(da)氣(qi)比(bi)(bi)較(jiao)穩定(ding)，嚴重(zhong)霧(wu)霾(mai)天(tian)(tian)(tian)氣(qi)將較(jiao)多。  

為什(shen)么今年秋季市民會感覺霧霾(mai)(mai)來得更(geng)早？這(zhe)是(shi)因為10月是(shi)京津冀地區季節轉換時(shi)期，天氣形勢靜穩，大氣邊界(jie)層較穩定(ding)，地表(biao)水汽比較大。從氣象條件分析，秋季總體風力偏小，濕度偏大，地表(biao)比較穩定(ding)，不(bu)利(li)于霧霾(mai)(mai)的擴(kuo)散。近地層污染物積(ji)累，導(dao)致過早出現嚴重霧霾(mai)(mai)天氣。  

當(dang)前(qian)(qian)北京周邊省市都在嚴格(ge)控制(zhi)污染物排放，本地污染物排放變化不(bu)大(da)。在當(dang)前(qian)(qian)污染源(yuan)排放沒有明顯增加的(de)前(qian)(qian)提下，不(bu)利于擴散的(de)氣象條件是造(zao)成霧霾(mai)的(de)主要原(yuan)因。  

中國環境報：京(jing)津(jin)冀地區霧霾天(tian)氣(qi)形成的成因有哪些(xie)？  

劉樹華：首先要定義霧和(he)(he)霾(mai)。根據氣(qi)(qi)(qi)(qi)象規(gui)范定義，大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的相對濕(shi)度(du)低于80%，顆粒(li)物的光學效應使得大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)能見度(du)低于10公里，大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)呈現(xian)灰(hui)蒙蒙的視程障礙現(xian)象稱作霾(mai)。而大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)相對濕(shi)度(du)達到(dao)90%以上(shang)，即為(wei)霧。霧和(he)(he)霾(mai)的另(ling)一(yi)區別是，霧容易(yi)(yi)散去，而霾(mai)卻不(bu)容易(yi)(yi)散去。這是因為(wei)霧天(tian)相對濕(shi)度(du)大(da)(da)(da)，受天(tian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)變化影響比較(jiao)大(da)(da)(da)，太陽一(yi)出來，地表增溫(wen)，蒸散迅速加(jia)大(da)(da)(da)，或遇到(dao)較(jiao)干(gan)燥空氣(qi)(qi)(qi)(qi)，霧很(hen)容易(yi)(yi)散去。所以，霧天(tian)一(yi)般日出后不(bu)久即散去，不(bu)會全天(tian)存在。但是，霾(mai)則不(bu)然。因為(wei)霾(mai)天(tian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)過程中，大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中水(shui)汽含量較(jiao)少，相對濕(shi)度(du)較(jiao)低，霾(mai)由細小顆粒(li)物組成，一(yi)般處于3000米以下大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中，如果(guo)大(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)邊界層中存在逆溫(wen)層，而水(shui)平方向(xiang)風速很(hen)小，空氣(qi)(qi)(qi)(qi)垂直和(he)(he)水(shui)平流動不(bu)暢(chang)時，霾(mai)將難以散去。  

局(ju)地霧霾天(tian)氣(qi)形成(cheng)有3個(ge)條件(jian)。一是天(tian)氣(qi)條件(jian)。大氣(qi)污(wu)染(ran)顆粒(li)物是造成(cheng)嚴(yan)重霧霾天(tian)氣(qi)的內因，天(tian)氣(qi)條件(jian)則(ze)是外因，對于(yu)擴散污(wu)染(ran)物有著重要(yao)作用。不同(tong)季節的熱力條件(jian)和(he)天(tian)氣(qi)背景(jing)強迫對邊界層(ceng)過程及(ji)空氣(qi)質量有重要(yao)的影響(xiang)。  

二是地(di)(di)(di)理環(huan)境條件。京津冀城(cheng)市化區域瀕(bin)臨渤(bo)海，屬于(yu)(yu)海陸(lu)交(jiao)接(jie)地(di)(di)(di)區。北有(you)燕山(shan)山(shan)脈(mo)，西有(you)太行山(shan)脈(mo)，構成復(fu)雜的(de)(de)山(shan)地(di)(di)(di)、平(ping)原(yuan)、城(cheng)市和海陸(lu)地(di)(di)(di)理環(huan)境。在京津冀地(di)(di)(di)區靜穩天氣條件下形(xing)成的(de)(de)“三(san)圈環(huan)流(liu)”（由于(yu)(yu)山(shan)區與平(ping)原(yuan)的(de)(de)熱(re)力差(cha)異、城(cheng)市與郊(jiao)區熱(re)力差(cha)異、海面與陸(lu)面的(de)(de)熱(re)力差(cha)異形(xing)成的(de)(de)山(shan)谷風環(huan)流(liu)、城(cheng)市熱(re)島環(huan)流(liu)、海陸(lu)風環(huan)流(liu)）的(de)(de)耦合效(xiao)應，對京津冀地(di)(di)(di)區污(wu)染(ran)物的(de)(de)擴散產生重要的(de)(de)影(ying)響。  

三是(shi)污染(ran)源作(zuo)用。京(jing)津冀(ji)(ji)地區(qu)周(zhou)邊的東(dong)南風、西南風、南風都(dou)會把(ba)污染(ran)物(wu)送到北京(jing)來。這種地理環境、天氣(qi)條(tiao)件(jian)、污染(ran)源分布作(zuo)用，正是(shi)導致京(jing)津冀(ji)(ji)地區(qu)秋冬季(ji)嚴重霧霾天氣(qi)頻發的原因。雖然京(jing)津冀(ji)(ji)地區(qu)霧霾的產生(sheng)與(yu)氣(qi)象條(tiao)件(jian)密切相關，但要根本解決還是(shi)要靠強化區(qu)域減排。  

中國環境報(bao)：“三圈環流”是(shi)您研究的(de)重點方向，能(neng)否著(zhu)重談談其對霧霾(mai)的(de)影響？  

劉樹華：先談談山(shan)(shan)谷(gu)風(feng)和(he)城市熱島環流(liu)的(de)(de)影(ying)響(xiang)。白(bai)(bai)天(tian)山(shan)(shan)區(qu)(qu)溫(wen)度偏高，密度稀薄(bo)，大氣(qi)壓低，溫(wen)度會上升。山(shan)(shan)區(qu)(qu)白(bai)(bai)天(tian)受太(tai)陽輻射，導(dao)(dao)致溫(wen)度遠高于同高度的(de)(de)平原(yuan)地(di)區(qu)(qu)，形成山(shan)(shan)谷(gu)風(feng)大氣(qi)環流(liu)，污(wu)染物就會輸送到山(shan)(shan)區(qu)(qu)。晚(wan)上山(shan)(shan)區(qu)(qu)冷卻(que)(que)降溫(wen)，京津冀(ji)地(di)區(qu)(qu)由(you)于城市熱島作用，空氣(qi)比山(shan)(shan)區(qu)(qu)冷卻(que)(que)得慢，導(dao)(dao)致溫(wen)度高，氣(qi)壓低。在山(shan)(shan)谷(gu)風(feng)大氣(qi)環流(liu)作用下，白(bai)(bai)天(tian)送到山(shan)(shan)區(qu)(qu)的(de)(de)污(wu)染物晚(wan)上又送回來，送到京津冀(ji)區(qu)(qu)域。在缺乏有利天(tian)氣(qi)條件的(de)(de)情(qing)況下，將形成嚴重(zhong)霧(wu)霾天(tian)氣(qi)。  

再(zai)談談海(hai)(hai)(hai)陸(lu)(lu)(lu)(lu)風(feng)(feng)(feng)的影(ying)響。京津冀(ji)地(di)區秋季(ji)地(di)表(biao)熱力較強，存在海(hai)(hai)(hai)風(feng)(feng)(feng)和陸(lu)(lu)(lu)(lu)風(feng)(feng)(feng)的轉(zhuan)換。白(bai)天(tian)，太陽輻射(she)地(di)表(biao)加熱比(bi)海(hai)(hai)(hai)面(mian)快(kuai)，導致陸(lu)(lu)(lu)(lu)地(di)溫度(du)比(bi)海(hai)(hai)(hai)面(mian)高(gao)，導致陸(lu)(lu)(lu)(lu)地(di)空氣上升(sheng)，大氣壓力減小(xiao)，形(xing)(xing)成(cheng)海(hai)(hai)(hai)風(feng)(feng)(feng)；晚(wan)上地(di)表(biao)長(chang)波輻射(she)，陸(lu)(lu)(lu)(lu)地(di)冷卻(que)比(bi)海(hai)(hai)(hai)面(mian)快(kuai)，導致陸(lu)(lu)(lu)(lu)地(di)溫度(du)比(bi)海(hai)(hai)(hai)面(mian)低，海(hai)(hai)(hai)面(mian)空氣上升(sheng)而陸(lu)(lu)(lu)(lu)地(di)空氣下沉，形(xing)(xing)成(cheng)陸(lu)(lu)(lu)(lu)風(feng)(feng)(feng)。白(bai)天(tian)污(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)從海(hai)(hai)(hai)上送回來，晚(wan)上又送到海(hai)(hai)(hai)上，形(xing)(xing)成(cheng)循環(huan)(huan)污(wu)(wu)(wu)染(ran)。當海(hai)(hai)(hai)風(feng)(feng)(feng)發展時，有可能會將已經(jing)被遷移(yi)到海(hai)(hai)(hai)面(mian)上的污(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)重新帶回陸(lu)(lu)(lu)(lu)地(di)，造成(cheng)污(wu)(wu)(wu)染(ran)加劇。污(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)在京津冀(ji)地(di)區也形(xing)(xing)成(cheng)了環(huan)(huan)流(liu)。  

中(zhong)國環(huan)(huan)境報：是否(fou)可以(yi)通過地理環(huan)(huan)境改變或城市(shi)規劃等人為手(shou)段來破解“三(san)圈環(huan)(huan)流”對(dui)霧霾產生的影響？對(dui)此，您(nin)有(you)何建議？  

劉樹華：在形成區域(yu)大(da)氣污染的(de)過程(cheng)中，地理(li)環(huan)境很(hen)難人為改變，甚(shen)至是不可能的(de)。可通過城市規劃，增(zeng)加(jia)城市區域(yu)大(da)氣通風(feng)量(liang)(liang)，增(zeng)強大(da)氣流動性和擴散，提高空氣質量(liang)(liang)。例如，沿海或沿湖城市建(jian)筑(zhu)、街道(dao)盡量(liang)(liang)與(yu)海岸線(xian)垂直，避(bi)免(mian)與(yu)海岸線(xian)平(ping)行(xing)；山谷城市建(jian)筑(zhu)、街道(dao)盡量(liang)(liang)與(yu)山谷風(feng)方向(xiang)平(ping)行(xing)等。  

科學研(yan)究(jiu)對解(jie)決(jue)霧霾問題有何幫助？  

■有助于理(li)清大(da)氣(qi)污(wu)染的演變(bian)機制，為(wei)大(da)氣(qi)污(wu)染的預報和防治提供重(zhong)要的科學依據(ju)。  

中國(guo)環境(jing)報：您認為怎么(me)才能運用當前的科(ke)學研(yan)究來更(geng)好地解決(jue)霧霾問(wen)題？  

劉樹(shu)華：我主(zhu)要(yao)是(shi)研(yan)究大氣環(huan)流對污(wu)染(ran)物擴散的影(ying)響，以及“三圈(quan)環(huan)流”對京(jing)津(jin)冀地區污(wu)染(ran)物輸送的作用，也(ye)就是(shi)機(ji)理問題，即形(xing)成(cheng)(cheng)污(wu)染(ran)大氣過程的成(cheng)(cheng)因機(ji)制(zhi)，從科(ke)學(xue)角度解(jie)釋(shi)這個問題。另外，關于對京(jing)津(jin)冀地區霧(wu)霾(mai)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)分(fen)(fen)析的研(yan)究也(ye)很重要(yao)。要(yao)分(fen)(fen)析污(wu)染(ran)物成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)譜(pu)，建(jian)立(li)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)譜(pu)庫，追蹤污(wu)染(ran)源(yuan)解(jie)析，從污(wu)染(ran)源(yuan)頭(tou)研(yan)究霧(wu)霾(mai)形(xing)成(cheng)(cheng)機(ji)制(zhi)非常重要(yao)。  

我們的(de)研(yan)究也受到(dao)政府的(de)重視(shi)。為(wei)貫(guan)徹(che)落實(shi)《關(guan)于加快推(tui)進生態文(wen)明(ming)建設的(de)意見》、《大(da)氣污染(ran)防(fang)治(zhi)行(xing)動計(ji)劃(hua)》等(deng)(deng)相關(guan)部(bu)(bu)署，科(ke)(ke)技(ji)部(bu)(bu)會同環(huan)境(jing)保護(hu)部(bu)(bu)等(deng)(deng)13個部(bu)(bu)門及北京等(deng)(deng)5個地方(fang)(fang)科(ke)(ke)技(ji)主(zhu)管部(bu)(bu)門，制定了國家重點研(yan)發(fa)計(ji)劃(hua)《大(da)氣污染(ran)成因與控(kong)制技(ji)術研(yan)究》重點專(zhuan)項實(shi)施方(fang)(fang)案，組(zu)織開展(zhan)監測(ce)預(yu)(yu)報預(yu)(yu)警技(ji)術、霧(wu)霾和光化學煙霧(wu)形成機制、污染(ran)源全過程(cheng)控(kong)制技(ji)術、大(da)氣污染(ran)對人群健康的(de)影響(xiang)、空(kong)氣質量改善管理支持(chi)技(ji)術和大(da)氣污染(ran)聯(lian)防(fang)聯(lian)控(kong)技(ji)術示范等(deng)(deng)6項重點任務科(ke)(ke)研(yan)攻關(guan)，為(wei)大(da)氣污染(ran)防(fang)治(zhi)和發(fa)展(zhan)節能環(huan)保產(chan)業提供科(ke)(ke)技(ji)支撐。  

今年(nian)正式啟(qi)動了國(guo)家(jia)重(zhong)點(dian)(dian)研發計劃“大(da)氣污染成因與控制技術研究”試(shi)點(dian)(dian)專項(xiang)，這也是(shi)接下(xia)來要(yao)做的一(yi)項(xiang)重(zhong)要(yao)工(gong)作，包(bao)括以(yi)下(xia)4個(ge)方面的研究。  

一是嚴重(zhong)霧(wu)霾(mai)天(tian)氣(qi)(qi)形成(cheng)機理(li)(li)研(yan)究(jiu)(jiu)。其中包(bao)括(kuo)霧(wu)霾(mai)重(zhong)度(du)污(wu)染(ran)源的(de)解(jie)析(xi)研(yan)究(jiu)(jiu)（模擬(ni)、監測(ce)）；霧(wu)霾(mai)重(zhong)度(du)污(wu)染(ran)的(de)天(tian)氣(qi)(qi)和氣(qi)(qi)候學成(cheng)因研(yan)究(jiu)(jiu)；霧(wu)霾(mai)重(zhong)污(wu)染(ran)的(de)大(da)氣(qi)(qi)邊(bian)界(jie)層(ceng)特(te)征研(yan)究(jiu)(jiu)；霧(wu)霾(mai)重(zhong)度(du)污(wu)染(ran)過(guo)程(cheng)與大(da)氣(qi)(qi)邊(bian)界(jie)層(ceng)相互作用(yong)研(yan)究(jiu)(jiu)；霧(wu)霾(mai)重(zhong)污(wu)染(ran)的(de)物理(li)(li)和化學成(cheng)因研(yan)究(jiu)(jiu)；霧(wu)霾(mai)重(zhong)度(du)污(wu)染(ran)的(de)天(tian)氣(qi)(qi)和氣(qi)(qi)候的(de)反饋作用(yong)研(yan)究(jiu)(jiu)；穩(wen)定大(da)氣(qi)(qi)邊(bian)界(jie)層(ceng)輻射增溫(wen)效應對嚴重(zhong)霧(wu)霾(mai)形成(cheng)機制(zhi)研(yan)究(jiu)(jiu)。  

二是霾污染(ran)源的(de)解(jie)析、霾污染(ran)物成分(fen)的(de)解(jie)析。污染(ran)源來源解(jie)析方法及其模型(xing)、污染(ran)源來源采樣方法（采樣布點(dian)代表性、高(gao)度、周期、頻率、季(ji)節等）、污染(ran)源成分(fen)譜構建(jian)解(jie)析方法等；采用(yong)FSAM模型(xing)（FluxSourceAreaModel），以(yi)其物理機(ji)制(zhi)明確、源區(qu)(qu)確定直觀清晰而被廣(guang)泛(fan)用(yong)于污染(ran)源通量(liang)源區(qu)(qu)研究。  

三是(shi)大氣污(wu)染與大氣邊(bian)界(jie)層相互(hu)作用和反饋機制研(yan)究。邊(bian)界(jie)層過(guo)程與氣溶膠輻(fu)射效應存在(zai)反饋機制。通過(guo)直(zhi)接影響邊(bian)界(jie)層的穩定度(du)，影響氣溶膠濃度(du)（增強）。通過(guo)影響局地環流（谷(gu)風環流），間接影響近地面(mian)氣溶膠濃度(du)。  

四是嚴重霧霾天(tian)氣的觀測(ce)研究。希望構建激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)和地面污(wu)(wu)染(ran)物觀測(ce)網絡，用來(lai)定量預(yu)報、評價大氣污(wu)(wu)染(ran)物濃度分布特(te)征、實時追蹤(zong)污(wu)(wu)染(ran)物來(lai)源，提前預(yu)警重污(wu)(wu)染(ran)天(tian)氣過程、解析成因機制。  

這些科(ke)學問(wen)題的(de)研究，將有(you)助于理清大氣污染的(de)演變機制，為大氣污染的(de)預報和防(fang)治提供重要的(de)科(ke)學依據(ju)。

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