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无法穿过逆温层的污染物
只能在其下方积聚、扩散
且逆温层高度越低
扩散空间越小
污染也越严重
一旦湿度增加
大霾便顷刻笼罩
(被霾笼罩的晋中盆地,高于逆温层的排放才有较大的扩散的空间,拍摄于2015年11月,摄影师@李珩)
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而逆温层形成的原因
可谓多种多样
例如
在晴朗的夜晚
地表温度迅速降低
令下方贴近地面的空气温度
逐渐低于高空气温
便形成“辐射逆温”
秋冬季节夜晚漫长
辐射逆温尤为强烈
令大江南北“雾霾”频发
(南京秋冬季的霾天气,拍摄于2019年11月,摄影师@刘兴)
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一般情况下
随着日出后地面升温
辐射逆温便逐渐消失
然而在严寒的北方
白天地表散失的热量
仍远高于太阳辐射
则形成昼夜持续的逆温层
(请横屏观看,被霾笼罩的乌鲁木齐,拍摄于2013年11月,中午12点,当日遭遇降温,最高温为2℃,摄影师@李杰)
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除此之外
在山间谷地
冷空气沿山坡一路流入山谷
将山谷中的热空气挤到高空
可产生逆温层
(即地形逆温;下图为东北地区山谷中萦绕着朦胧的“雾气”,摄影师@王泽东)
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在山脉脚下
气流翻越高山后逐渐下沉
空气团上部的升温幅度高于下部
也可产生逆温层
(即下沉逆温;下图为山脉脚下的云南芒市,3-5月常出现逆温现象,摄影师@杨清舜)
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而在近海地带
暖空气直接平流至冷空气上方
冷暖交界处可产生平流雾
同样可产生逆温层
(即平流逆温;下图为大气分层的青岛,冷暖交界处可见平流雾,摄影师@张霄)
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由于逆温层的存在
污染物在垂直方向上的扩散
已然希望渺茫
人们只能指望水平方向上的
风
打破静稳天气
驱散“雾霾”
然而
由于气候变化等因素
我国冬季风逐年减弱
年平均风速逐年减小
这无疑是火上浇油
(京津冀地区地面年平均风速变化,“距平”是指该点数值与平均值的差,制图@郑伯容/星球研究所)
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甚至在
地形
的影响下
风还成为了“帮凶”
甘肃兰州、河北蔚县
山西大同、太原、临汾等城市
坐落在群山包围之中
夜晚气流从山坡吹往谷地
形成山风
白天则从谷地吹向山坡
形成谷风
(山谷风形成原理示意,制图@郑伯容/星球研究所)
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交替变换的山谷风
令污染物在山间来回往复、难以扩散
也令山谷中的城市常常笼罩在
一片朦胧之中
(位于太行山脉间的河北蔚县,摄影师@李珩)
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陕西西安
则地处秦岭以北的关中平原
风中的污染物
遭遇南部山脉的阻挡
在山前大量聚集、滞留
因而在这里
东北风下的霾日数占比可达31.2%
相较之下静风时的霾日数
则仅占17.7%
(上文数据源自参考文献[7];下图为霾下的关中平原,近处为铜川市,远处为秦岭,西安则位于中间,摄影师@李珩)
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而在京津冀地区
一方面
燕山、太行山
盘踞在北侧和西侧
来自平原的东南风
与来自西北的山风
在山脉前短兵相接、僵持不下
形成一条沿山脉走向的“风向辐合带”
也是一条污染物的汇聚带
(京津冀地区的风向辐合带示意,制图@陈思琦&郑伯容/星球研究所)
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另一方面
汇聚带沿线的城市
如同串联的热岛
随着热空气上升
将周边的冷空气向城市抽吸
加剧了郊区工厂排放的污染物
向城市汇聚
(从近到远依次是河北燕郊的工厂、北京城和太行山,摄影师@余明)
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而第三方面
“热岛效应”下
冷空气往往从低空汇入城市
导致垂直方向上“下冷上暖”
产生逆温
三管齐下
令汇聚带沿线的城市
唐山、保定、石家庄、邢台、邯郸等
相继成为“雾霾”重灾区
(河北是我国霾污染最严重的省份之一,下图为霾中的河北保定,摄影师@韩阳)
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直至一阵猛烈的西北风到来
稳定的气象条件终于被打破
城市上空的阴霾也终于消散
然而正所谓
“甲之蜜糖,乙之砒霜”
随着冷空气一路南下
气流中裹挟的污染物
也随之跨越千里
进入南方地区
根据2014-2015年的数据
在京津冀、长三角等地
这样的跨区域传输
对城市中PM2.5的贡献
可达20%-35%
而本地排放则占65%-80%
(上文数据源自参考文献[3];下图为上海,其区域传输的贡献可达到26%,尤其是4-5月,常受到北方沙尘的影响,摄影师@张殿文)
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不仅如此
抵达南方的冷空气
还可能形成冷锋插入暖空气下方
因而在锋面处形成逆温层
进一步阻碍污染物扩散
催生“雾霾”
(锋面逆温形成示意,制图@郑伯容/星球研究所)
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