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霧霾不等于大氣污染?環(huán)境領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)不同

2021-03-12 08:25:54 來源:騰訊

分析上海和廣州得到的結(jié)論基本類似,只是霾日數(shù)量稍微少一點(diǎn),并且MHD在EHD中的比例更低,上海為58%,不到6成,而廣州則只有約三分之一。

北京MHD和EHD的重合率分布,MHD中有約79%屬于EHD,而EHD中只有少部分屬于MHD,占比43%。

上海MHD和EHD的重合率分布,MHD中有約58%屬于EHD,而EHD中只有少部分屬于MHD,占比44%。

廣州MHD和EHD的重合率分布,MHD中有約33%屬于EHD,而EHD中只有46%日數(shù)屬于MHD。

問題來了,為什么氣象概念上的霾日數(shù)與基于顆粒物PM2.5濃度給出來的天數(shù)差別這么大?

首先,在氣象上霾日的識(shí)別中,剔除了大量的特殊天氣。這些特殊天氣包括雨日、霧日、沙塵日、雷暴日等,在這些特殊天氣里其實(shí)包含了大量的污染日,即雨日、霧日、沙塵日、雷暴日都有可能是污染日。特殊天氣的日數(shù)并不小,在北京,平均一年有125日特殊天氣,基本占一年365天的1/3。上海一年平均有141天特殊天氣日,約占一年365天的2/5,而廣州因?yàn)榻涤耆諗?shù)更多,特殊天氣日數(shù)達(dá)到212天,約占一年365天的3/5。

這些特殊天氣里都包含了不少的污染天,例如北京的污染天(EHD)里,45%來自于特殊天氣,43%來自于氣象霾(MHD)日,還有約12%來自于既不是特殊天氣也不是氣象霾天的“其他”天氣。對于上海而言,污染天(EHD)的44%來自于氣象霾(MHD)日,30%來自于特殊天氣,剩下26%來自于“其他”天氣。廣州的污染天46%來自于氣象霾日,34%來自于特殊天氣,另有20%來自于“其他”天氣。

特殊天氣里包含著重污染天,這可以通過幾個(gè)例子來說明。

1) 案例1,大霧與重污染齊預(yù)警

華北地區(qū)2018年11月13-15日,2018年12月1-3日,大霧籠罩,北京市氣象局連續(xù)發(fā)布大霧黃色預(yù)警。與此同時(shí),北京市空氣重污染應(yīng)急指揮辦公室發(fā)布重污染黃色預(yù)警,這是一個(gè)大霧+顆粒物污染的過程。如果按照氣象標(biāo)準(zhǔn),這算作霧日,是首先要被剔除掉的,不能算在氣象“霾”日里。而按照環(huán)保顆粒物濃度的數(shù)據(jù),這是典型的環(huán)境“霾”日。

北京市氣象局2018年11月13日16:30發(fā)布大霧黃色預(yù)警

2018年11月13日8:00時(shí),北京市空氣重污染應(yīng)急指揮辦公室發(fā)布重污染黃色預(yù)警

北京市2018年12月1日17:30,發(fā)布大霧黃色預(yù)警

北京市于2018年12月1日0時(shí)啟動(dòng)空氣重污染黃色預(yù)警。

2)案例2,雨日結(jié)伴污染天

雨日出現(xiàn)時(shí),依然可以被算重污染天氣。例如2016年2月12日,北京當(dāng)天降雨量8毫米,降水主要出現(xiàn)在早上7點(diǎn)到夜里9點(diǎn)之間。當(dāng)天的日平均PM2.5濃度為155微克/立方米,最大值小時(shí)值甚至飆升到225微克/立方米,按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,這可是五級重度污染,然而按照氣象上對于霾日的判定,這一日因?yàn)橄掠?,是要被?jì)入雨日的,不能被算作是個(gè)“霾”日,按照顆粒物濃度來算,這一天當(dāng)然是一個(gè)典型的污染天,一個(gè)環(huán)境“霾”日。

2016年2月12日,北京當(dāng)天逐小時(shí)降雨量(藍(lán)色)與PM2.5(灰色)及能見度(紅色曲線)

3) 案例3,回流天氣遭遇沙塵活動(dòng),PM10、PM2.5雙雙超標(biāo)

氣象霾日里也不計(jì)入沙塵天。2018年3月27-28日,華北黃沙漫天,空氣污染非常嚴(yán)重。28日早晨6點(diǎn)起,一個(gè)小時(shí)之內(nèi),PM10的讀數(shù)迅速從300微克/立方米飆升至1000微克/立方米,下一個(gè)小時(shí)最高值超過2000微克/立方米。一直到當(dāng)天夜里,才逐漸恢復(fù)到沙塵過程之前的水平。與此同時(shí),受回流天氣影響,北京市空氣重污染應(yīng)急指揮部于2018年3月24日20時(shí)發(fā)布空氣重污染橙色預(yù)警。預(yù)警措施于3月26日0時(shí)至28日24時(shí)實(shí)施,在27日-28日期間,PM2.5的數(shù)值一直在200微克/立方米上下,這是一次由沙塵過程與回流天氣一起導(dǎo)致的沙塵+顆粒物污染共同影響的過程。按照氣象標(biāo)準(zhǔn),這一日只能記做沙塵天,而不能記做“霾”日。

因此由于氣象霾的定義所限,并不能把特殊天氣中的重污染天考慮在內(nèi),氣象霾日數(shù)并不包含特殊天氣期間的重污染,所以業(yè)內(nèi)曾經(jīng)有個(gè)冷段子流傳:

問:怎樣才能治理霾?

答:當(dāng)日的水汽含量超過95%就可以了。

問:怎樣才能更有效地治理霾?

答:多下雨、下雪、刮沙塵暴就可以了。

4. 氣象霾日里藏了很多“優(yōu)良”天

另外值得注意的是,在被算作氣象霾的日子里,也有很多天數(shù)顆粒物濃度并不高,按照空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)該算作“優(yōu)”或者“量”的天氣。因此即使?jié)M足氣象霾,也不見得一定是污染天。這樣的天數(shù)占北京總氣象霾的21%,上海氣象霾的42%,廣州氣象霾的67%。

氣象霾的判斷基于能見度和相對濕度,作為大氣光學(xué)參數(shù)的能見度受多個(gè)因子的影響,例如水汽、顆粒物濃度、顆粒物成分、NO2的含量等。根據(jù)對臺(tái)灣中部地區(qū)的一項(xiàng)研究,PM2.5只能解釋能見度約一半的方差。即使顆粒物濃度相同,大氣顆粒物的成分也對能見度有不同影響。例如大氣顆粒物中有一部分被稱作褐碳(brown carbon),能夠吸收太陽光藍(lán)色以及紫外波段的輻射,還有一部分被稱作黑碳(black carbon, BC),吸收能力更強(qiáng),對太陽光譜“打包”全吸收。顆粒物成分在不同城市,城市與農(nóng)村之間都有較大的差別,另外能見度也受光照條件、有無云霧遮擋視線、有無云層遮擋太陽等條件影響,并不能完全與大氣中有多少顆粒物相對應(yīng)。

5.公眾語言中的“霧霾”

在媒體和公眾傳播領(lǐng)域,“霧霾”成了通用的語言,實(shí)際上顆粒物污染本質(zhì)上既和“霧”關(guān)系不大,也和“霾”關(guān)系不大,二者合起來構(gòu)成一個(gè)新詞,按理說漢語言擅長用已有詞匯構(gòu)成新的詞匯,例如“宇宙飛船”、“蹦極跳”、“信息產(chǎn)業(yè)”等。然而“霧霾”卻算不上是個(gè)好的詞匯,英語里發(fā)明了smoke+fog=smog代表霧蒙蒙的重污染天,字面含義里包含了人為活動(dòng)的“煙smoke”,而“霧霾”里則全然不見人類活動(dòng)。smog常被翻譯為煙霧,指的是煙與霧混合的空氣污染物。盡管國外用smog來談?wù)撚捎谌祟惢顒?dòng)引起的顆粒物污染天氣,但是國內(nèi)的語境里“霾”成了更被廣泛使用的詞匯。在相關(guān)科學(xué)研究中“霾事件”、“霾日數(shù)”、“霧霾天氣”、“灰霾事件”、“灰霾日”、“霾天氣”、“霾過程”、“霧霾污染”、“灰霾治理”等詞匯是廣為應(yīng)用的詞匯,對應(yīng)在英文文獻(xiàn)中,haze pollution、haze pollution episode、haze episode、haze events、gray haze、haze evolution/cycles、haze days、non-haze days等詞匯也被廣泛使用。

對于我們目前由于大氣中存在過量細(xì)顆粒物造成的天氣現(xiàn)象,最專業(yè)的定義可能用“細(xì)顆粒物污染天”(Pollution of Particulate Matter 或者PM pollution)更為合適,但是很明顯這并未流行起來,不僅“細(xì)污天”沒流行起來,連“PM2.5污染”也沒流行起來,不得不說,“霧霾”是個(gè)被誤導(dǎo)了的詞匯,普通老百姓叫著倒也無妨,但是氣象和環(huán)境領(lǐng)域內(nèi)的研究人員則需要對“霧霾”的概念有清醒的認(rèn)識(shí)。

在氣象與環(huán)境業(yè)務(wù)和研究領(lǐng)域,詞語“霾”(haze)被廣泛使用。盡管二者的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范并不相同,但在一段時(shí)間里,氣象和環(huán)保領(lǐng)域都展開對詞匯“霾”的爭奪,氣象領(lǐng)域甚至要通過立法形式,把空氣污染為特征的“環(huán)境霾”列入氣象災(zāi)害,北京市人大常委會(huì)法制委員會(huì)通過專家咨詢和調(diào)研活動(dòng),最終否決了把“霾”列入氣象災(zāi)害的動(dòng)議。從此以后,空氣污染的預(yù)報(bào)問題由各地的環(huán)保部門來進(jìn)行,氣象部門只能發(fā)布“不可描述”的天氣。

氣象部門提議把表示目前實(shí)際含義為空氣污染的霾列入氣象災(zāi)害的立法動(dòng)議,最終被北京市人大否決。

總結(jié)

總結(jié)起來,氣象霾日與環(huán)境霾日基本是兩個(gè)完全不同的概念,并不能相互指代,其主要原因來自于:

1)氣象霾日的獲得首先剔除了特殊天氣,特殊天氣里的大量污染日數(shù)并不被包括在內(nèi)。

2)能見度受多種因子影響,并不能完全表示顆粒物濃度變化引起的消光。

3)用氣象概念“霧霾”來指代細(xì)顆粒物污染,并不準(zhǔn)確,科研和管理機(jī)構(gòu)應(yīng)該有清醒的認(rèn)識(shí),媒體傳播部門需要正確理解。

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