过去几千年里,北京的气候总体上可以概括为:冬季严寒北风刮,春季大风沙尘扬,夏季雷雨频袭来,秋高气爽时间促;然而,自从进入新世纪以后,北京的气候慢慢转变为:冬季寒冷灰霾重,春季急促沙尘消,夏季酷热暴雨来,秋高气爽雾霾起。每到秋冬季,雾霾袭来的时候,北京就进入了“盼风来”模式,人们希望大风骤起,刮走令人窒息的浓重雾霾。其实,何止北京一个城市,全国大多数地区都进入了秋冬春三季“盼风来”的模式。
这的确有些令人困惑:过去那种“冬季严寒北风刮”的大风到底去了哪里?
关于风从何而来,智慧的古代中国人总结为:“热生风,冷生雨。”他们认为,有加热,则容易形成风。现代气象学则把这一机制进行了更为科学的解读:并非有热即生风;而是需要冷热分布不均,才会形成风。
以海风为例,夏季太阳炙烤之下,陆地表面升温速度快、温度高,而临近的海洋升温速度慢、温度低,陆地上的空气受热膨胀上升,临近海洋上的空气补充过来,就形成了自海洋吹向陆地的清爽的海风。
我国东部地区处于非常典型的东亚季风区域,风的形成与上面提到的海风形成机制基本类似:冬季大陆严寒,在西伯利亚地区形成严寒而强大的西伯利亚高气压中心,而临近的北太平洋则温暖得多,在北太平洋上形成强大的阿留申低压中心,冷空气从高压区域奔涌而出,因受我国西部地形的阻挡和地转偏向力的作用,从而在东部平原和沿海区域形成强大的偏北风,即为横扫我国东部区域的冬季季风。
然而,横扫我国东部的大风在最近二三十年减弱了。以北京为例,中国科学院大气物理研究所2011年所做的一项研究发现,1960~2008年,北京年平均风速每十年降低0.26米/秒。具体到每个季节,冬季风速每十年降低0.39米/秒,降幅最大,春季为每十年降低0.3米/秒,夏季为每十年降低0.12米/秒,秋季为每十年降低0.22米/秒。
对于冬季气候严寒的北京而言,风速降低本来应该是一件好事,这意味着,大风肆虐的天数在减少,风和日丽的天气更多;然而,近30年工业化发展迅速,污染物无序排放导致的空气污染日益严重,每到冬季,不时爆表的污染使得“雾霾”和PM2.5从气象专业词汇成为了老百姓耳熟能详的口头语。另外一个气象词汇——“静稳天气”也被老百姓所熟知。
在无风和弱风的环境里,空气中的污染物不断积累,颗粒物浓度不断升高,造成大气能见度降低,空气质量急剧下降,空气污染问题由此成为近些年来困扰我国不少地方的最大环境问题。
目前的认识是与大尺度环流有关,尤其是受全球变暖的影响。由于海陆下垫面的属性不同,当发生增暖时,冬季亚欧大陆的升温幅度要高于北太平洋,这使得亚欧大陆和北太平洋之间原本存在的海陆热力差异减弱,从而导致冬季风减弱,最终使得近地面风速减弱。这也是导致空气污染进一步加重的最主要原因。
在冬季风速降低的大背景下,不利于污染物扩散清除的不利气象条件将长期存在,这对污染物源减排将起到重要的抵消作用。将治理大气污染的希望放在气象条件改善上显然是一厢情愿,也是不切实际的。中科院大气物理研究所研究员王跃思在多个场合反复强调,我国治理大气污染的重中之重为源头减排。只有加强管理,对无序排放进行有效管控,才能有效改善空气质量。