“APEC蓝”过程中的观测机会

作者: 赵广立

来源: 中国科学报

发布日期: 2014-11-28

同济大学环境科学与工程学院教授蒋大和在APEC会议期间,通过环境监测和气象记录数据,分析了空气质量的变化,呼吁公开相关数据以进行更深入的研究。他利用“客观分析法”对空气质量状况进行推算,并绘制了多个城市的AQI曲线,展示了污染控制成果和“天帮忙”的过程。

APEC峰会前后,一尘不染的“APEC蓝”让饱受霾患的首都焕然一新,秋高气爽中网友惊呼“醉了”。同济大学环境科学与工程学院教授蒋大和虽远在“魔都”,却也沉醉其中。原来,大气环境专业的他一直以来对雾霾的聚散过程十分关心,APEC会议期间,“人努力”与“天帮忙”齐上阵,也提供了千载难逢的观测机会。

11月6日,蒋大和在科学网博客发文,“紧急建议”相关部门开放APEC会议期间环境监测和气象记录数据。原来,2012年下半年以来,我国加强了环境监测力度,在许多城市建立了PM2.5等污染物监测站点,其中北京35个,上海10个,均为小时记录。这让蒋大和如获至宝。

“至于‘APEC蓝’,我觉得是一个观察机会,但苦于没有数据,所以紧急呼吁希望公开数据。”蒋大和告诉《中国科学报》记者,“APEC前和之后接近20天,各个监测站每小时都有(空气质量指数、PM2.5浓度等)数据。有了时空变化数据,就有可能分析计算污染物浓度怎样变化(哪里、何时、快慢),可以向管理和控制部门提供重要依据。”

蒋大和解释说,通常,开发和运行数学模型是分析空气质量变化常用的方法。

但该方法不仅费时费力,而且不确定性很高。除了物理化学过程未必模拟得足够准确外,原始数据的可靠性问题也值得商榷,例如“污染源”排放数据。而有了具有空间分布和时间变化的气象和环境数据,就可以利用简单实用的“客观分析法”对空气质量状况进行推算,即利用观测数据,进行空间插值,也可以获得空间分布。“这样的计算每小时一次,就可以看到哪里浓度在上升或下降。对于判断污染源,是很好的参考依据。

”蒋大和说,实际上,再先进的动力气象模型,也需去和“客观分析”的分布去对照,“以免在动力气象模型的内在错误中越走越远”。

不过,蒋大和坦承,“客观分析”模型也存在困难和问题:除了监测数据不好获得和分布比较稀疏以外,理论问题是:怎样插值?特别是受到地形影响和风场影响下,污染物浓度怎样内插?尽管如此,蒋大和认为该方法还是可行的:“监测数据里面造假较少,因为有大家自身感觉的监督。”特别是APEC会议一过,各地污染排放又要“复原”,通过PM2.5浓度的时空变化有可能看出各地贡献的程度对比。

按照蒋大和的设想,通过这样的观测,还能帮助找到雾霾“祸首”。比如,如果汽车尾气是主凶,那么CO应当展现和污染程度变化的相关性;如果油品是问题的关键,那么测得的SO2应当有重要起伏。并且,有地域分布的污染平均情况还可以揭示哪里是污染源所在地。

蒋大和并非纸上谈兵。从2012年北京、上海开始发布PM2.5等小时浓度以后,一年365天,他几乎下载了300天的曲线图形。

并及时在科学网博客更新博文,与科学网博主探讨。APEC峰会期间,蒋大和根据在天气网下载的观测数据绘制了11月8日19:00到11月9日18:00每个城市的AQI曲线。从曲线来看,当天北京南和东南方向城市空气质量较差,特别是保定、唐山和天津,AQI峰值分别达到了214、207和203。他总结称:“基本上没有达到重度污染,体现了污染控制成果。”

根据当天曲线变化,北京市AQI从早上开始逐步下降,到下午2点最低;保定、唐山和天津的AQI分别自中午起快速下降。“可见风向是西北,风速不是很高。”11月10日19:00到11月11日18:00,蒋大和绘制出北京和周边城市的AQI观测曲线。曲线展示了10日下半夜和11日凌晨污染浓度较高,到清早陆续发生转折,原因是11日上午5:00~6:00一小时内风向转为西北,风速升高,空气质量转换为“优良”。

蒋大和指出,当天的观测数据展示了“人努力”和“天帮忙”的结果。

11月13日,APEC会议结束,限产限行被取消。“这是观察AQI和PM2.5浓度变化的好时机!”蒋大和照例绘制了各地的AQI变化曲线,曲线显示,自北向南(大致为北京—津浦路方向)看到北京、廊坊、天津等地AQI陆续上升。

APEC过后,蒋大和观察到,北京市发生了两次空气污染的反弹:第一次是15日下午开始到16日下午结束(1天),以中等污染为主;第二次是18日晚开始到21日晚结束(3天),严重污染。“检查发布的35个站的PM2.5监测曲线,表现北京市南部地区,大兴和亦庄附近,应当有重大污染源存在。”蒋大和推测,此外,“北京市重霾污染的发生和加强与南部边界相邻地区的输送也有很大关系。”

蒋大和还看到,这两次污染后均出现了精彩的“天帮忙”过程。第一次始于16日上午10时开始,明显有一股“北北西气流”从北京西北角(张家口方向)进入,迅速向东南吹霾,到16日下午基本扫清灰霾;第二次是21日中午时分开始,表现为从北京正北方向平推向南吹霾,速度较慢,到22日凌晨扫清灰霾。

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