专栏名称: 大气之象
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[观天]雾与霾,就在那里,不离,不弃。

大气之象  · 知乎专栏  ·  · 2017-01-02 00:11

正文

作为新年贺礼~

1.2日更新了第三部分——逆温层

--

或许只有每年夏天,我们对雾、霾的关注会少一些。其余的3个季度公众都在 霾来了,风要来了,风来了快看蓝天,霾又要来了 的循环中度过。

自从我使用知乎以来,雾、霾的话题一直是气象、环境等领域的热门问题。每每到起霾的时候,我常逛的气象相关话题下就几乎被雾、霾有关的问题填满。但截止这篇文章发出前,我的113个回答中只有两个是与雾、霾有关的。而这两个回答中也仅有一个回答是触及了核心问题的:

雾霾算不算天气? - 漠北的回答 - 知乎

其实并不是我不想去回答,而是这个问题广而宽,我很难写出不引起争议的答案,索性就拒绝回答了。而借着2017年到来的时机,作为一名与 大气科学领域 相关的知乎用户,我还是决定在专栏里好好地讲述雾、霾的问题。我这篇文章 仅从气象学的角度 仅从我最擅长的方向 ,尽我的全力,努力像各位讲好这个问题。

随我开始吧!

一、在开始,还是要先回答几个最关心的问题

提问1:雾、霾(尤其是霾)是在柴静的《穹顶之下》之后才出现的新东西吗,之前怎么没有听见过呢?

回答: 其实并不是这样的。我稍微查询了一下, 柴静的《穹顶之下》是在2015年年初发布的 ,而霾这个词的确在2015年之前就出现了。

新闻中也多次提及:

今日可能出现霾 明日有股弱冷空气袭来 来源:大众网 2011年1月22日

中国的十面“霾”伏-新闻频道-和讯网 来源:中央电视台 2013年01月14

中国多地陷持续“霾伏” 明日将逐步减弱消散 来源:中国新闻网,2013年12月07日

甚至较早的新闻中,使用的还是 雾、霾 这个正确的表述法。

郑州出现雾、霾天气 空气污染指数达到116 来源:河南一百度 2011年2月25日

以上海为例,在2007年气象预警信号新规范实施后,直到2011年才首次发出霾预警

申城"六一"首发霾预警 空气质量轻度污染 来源:东方网 2011年6月1日

而全国的雾、霾等大气污染复合监测系统也在2011年首次在杭州落成

杭州有了“测霾机”_新闻_腾讯网 来源:钱江晚班 2011年1月30日

所以, 并不是在《穹顶之下 》之后,雾、霾才出现,它一直都在,不离、不弃

而真正需要关注的是,上面的大部分新闻除了天气预报新闻之外,在2011年就提出了治霾,而2013年还在谈治霾,到了2015年还在谈治霾。

从2011年开始到2015年的5年,在大气污染的治理中,我们究竟得到了什么?失去了什么?

然而直到《穹顶之下》后,雾、霾才开始真正从幕后走向台前,才真正的作为一个现行的幽灵出现在公众的面前,治霾才成为一项全民关心的问题。从2015年开始,新的5年又开始了。

在将来的又5年的大气污染治理中,我们又会得到什么?又会失去什么?

这5年和那5年的得失会是一样的么?

这才是需要我们密切关注的。

--

提问2:就更长远的气象记录来看,以前有霾么?

回答:

我能查询到最远的纸质版气象资料是在1962年。

在这张天气图上,只能在蒙古高原西侧的气旋(D)前部找到一些成片的大雾(右侧大图,三条杠),而北京站在冷锋前出现轻雾(左下角小图,两条杠)

而再查询2009年的地面天气图时

这张天气图上,在俄罗斯远东地区出现了大雾天气(小图左上,黄色范围内),而华东地区则出现了大范围的轻雾天气,轻雾的两条杠被我用红色圆圈标出,而轻雾的大致范围用黄线标出。

从气象记录来看,以前貌似是没有霾出现的

然而事实是这样么?

我在2015年《穹顶之下》的热度还未过去时,前往华东地区的气象观测站。在与观测员交谈中,谈到了当时大热的雾、霾问题,观测员是这么跟我说的:

他参加了很久的工作,在以前霾属于不常见的天气现象,没有哪个观测站敢做先吃螃蟹的那个,也承受不起作为要永久保存的气象资料记录出现错误的,而且观测员没有记录霾的意识,所以就算有出现类似霾的现象, 第一反应就是记录为轻雾

我们不应该去责怪那些辛勤工作的气象观测员们,这是历史原因造成的, 或许每个人都逃脱不了责任,但每个人又不都是责任的承担者。然而从以上的言论中可以看出来,我挑选的2009年天气图中,那些轻雾里,有多少又是霾呢?
这个问题或许成为了永远的迷,不知该如何回答了。

不过好在随着自动化仪器的出现,在准确测量湿度和能见度的前提下,有一套动态的浮动算法可以判断当前的视程障碍是雾还是霾造成的,把霾记录成轻雾的历史已经一去不复返了



二、行星大气边界层:人类的居所,雾、霾的摇篮

我们常说,相较于我们脚下的地球来说,常说的大气层是一层非常薄的气体(大气层大部分质量集中在底部),它像是橘子皮一样包裹在地球外面,保护着生活在大气层底部的生命。

而产生风雨雷电,集中了大气绝大部分质量的对流层更是薄之又薄,最厚也仅仅 20 km,平均厚度10-15 km,这个长度相当于从天安门到八宝山,从黄埔到闵行,从广州到佛山。

相较于我们脚下的土地来说,大气层真的是太薄了。

而在对流层中,最贴近地面的1 公里不到的气层被称为 大气边界层 ,不同于普通流体力学中在刚体边界处的流体流动,大气边界层是建立在旋转地球的基础上的,所以又叫 行星大气边界层

如果说把大气层比作橘子皮,那么边界层就相当于在橘子皮里刷一层薄薄的清漆。它的厚度仅占到对流层的1/15,整个大气层的1/500左右。

在短短1公里的距离上,从近地面的接近0的风速,一直到边界层之上自由大气中呼啸的狂风。这注定了边界层是一个在风速、风向垂直上剧烈变化(切变)背景下的混乱 湍流世界 。这也注定了 大气的各种成分会在边界层湍流的作用下不断混合扩散,大气污染物也是这样。







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