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北京雾霾的主要成因是什么?
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2016-11-06 18:25
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北京雾霾的主要成因是什么?
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蜗牛食堂
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1楼 · 2016-11-06 19:02.
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其实你不知道杭州的雾霾也是一样的。
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南霁月
- 这个人很懒,什么都没留下
2楼-- · 2016-11-06 18:45
雾霾的成因可以分为两个方面,一是
污染源
,一是
气象和地形条件
。把雾霾的形成看成一个“化学反应”的话,则“反应物”是污染源排放的各种污染物,气象和地形条件是“反应条件”。关于北京PM2.5的污染源解析,研究成果比较多,综合来看排在前四的污染源是
机动车、燃煤、重工业和扬尘
。但是要注意,
雾霾时PM2.5的来源不等同于常年PM2.5的来源
,因为此时一般为“静稳”天气,风小扩散能力较差,扬尘等一次颗粒物贡献会相对小很多,以二次颗粒物为主(雾霾产生的主要原因是煤炭的大量使用吗? - 唐文韬的回答。)
下面以北京地区 2014年2月19~28日发生的霾过程为例分析各影响因素的作用,图片及主要内容来自王跃思研究员发表于《科学世界》2014年第4期的文章《霾从哪里来》。
首先是气象和地形因素:
图1. 北京地区2014年2月19~28日污染过程。图中RH为相对湿度,T为温度,最上方矢量代表风向和风速。
图1. 北京地区2014年2月19~28日污染过程。图中RH为相对湿度,T为温度,最上方矢量代表风向和风速。
图2. 雾霾垂直扩散图(左图:2月19日中午天空晴朗,混合层高度可达到3500米以上;右图:20日以后连续几天,混合层高度只有800米左右,严重时只有300-400 米,相当于地面排放的污染物被压缩了10倍)
图2. 雾霾垂直扩散图(左图:2月19日中午天空晴朗,混合层高度可达到3500米以上;右图:20日以后连续几天,混合层高度只有800米左右,严重时只有300-400 米,相当于地面排放的污染物被压缩了10倍)
2月19号白天,PM2.5在30ug/m3左右,当天傍晚,风向转变为南风/东南风,温度下降,相对湿度上升,而北京处于太行山和燕山交界处,地势由西北向东南倾斜,东南风带来的周边污染物和水汽在山前的平原地区堆积,PM2.5浓度在1小时内从30增长到150ug/m3,急速增长了4倍。继而在 24小时内从150升至350ug/m3,又高起点持续增长了1.3倍。在后续的重霾污染持续的过程中,静风为主,高湿逆温,混合层高度很低,只有800米左右,这些都为重霾污染的发展和保持形成了极有利的条件。在这次重霾污染的最后阶段(2月27日)出现了一次降水,刮着北风,风速突然加大,有效地消除了空气中的颗粒物。
再来看污染物的排放:
图3. 重霾污染过程和污染物的组成比例。
图3. 重霾污染过程和污染物的组成比例。
雾霾过程可分为“形成、加强、持续、消散”四个阶段,可以看出整个过程中PM2.5的组成都以二次污染物(有机碳、硫酸盐、硝酸盐、铵盐等)为主,而其中
有机碳
所占比例始终最大,主要来自
机动车
。图中的a阶段是清洁时段。这个阶段的污染物中,有机碳占40%,硫酸盐、硝酸盐各约占10%左右。b阶段是周边污染聚拢加强过程,硫酸盐、硝酸盐和有机碳的浓度都上升了,污染物水平迅速抬升到第一阶段高值。c阶段是污染持续增长过程,外来污染输送并未终止,本地污染排放逐渐递加,经 24小时到达污染最严重阶段。d为污染的清除过程。目前对于北京地区重霾污染最有效的清除“方法”是祈求强劲西北风的到来,其次是显著的降水过程。e过程可以看做此次重霾污染清除后的一次短时反弹过程,28日凌晨当有一阵东风吹来,使得本地污染水平再次上升。分析这次反弹的原因,第一峰值PM2.5超过了100 ug/m3,但主要成分是有机碳,判断为北京东部进京大型柴油车所为;而接下来的污染峰值,硫酸盐的大量加载,则已经显示出北京东部更远距离燃煤工业的排放。
颗粒物的形成机理主要与a阶段和b阶段相关,即雾霾的形成和加强阶段。Guo et al. 2014年在PNAS发表的论文
Elucidating severe urban haze formation in China
. PNAS, 111(49):17373–17378 详细描述了
2013年9月25日至11月11日发生在北京的周期性雾霾过程
,尤其对颗粒物的形成机理进行了详细阐述。该文将颗粒物形成分为成核(nucleation)和生长(growth)两个阶段,
成核
发生于清洁时期,此时
PM2.5浓度很低(<50 ug/m3)
,但是颗粒数非常大,可观察到大量超细颗粒物(20-30nm)的形成。
核生长
则是由于气象和地形条件使得
二次颗粒物前体(挥发性有机物、二氧化硫、氮氧化物等)
浓度大幅上升,超细颗粒物迅速生长,平均粒径大幅上升,从而使
PM2.5的浓度大幅上升
。也就是说从清洁时段到污染时段,主要发生的变化不是颗粒数的增长(事实上颗粒数还会下降),而是颗粒大小的增长,增长的原料来自
机动车
排放的二次颗粒物前体(该文也同样证明雾霾时期PM2.5组成以二次颗粒物为主,其中又以
有机碳
为主),外来输送影响很小。
图4. 9月25-29日和10月2-7日北京雾霾过程中颗粒物的成核和核生长。图A和图C显示粒径分布和平均粒径(白色虚线),图B和图D的实线为PM2.5浓度,虚线为平均直径,填充颜色代表PM1(直径等于小于1微米的细颗粒物)的组分(由图可见,
图4. 9月25-29日和10月2-7日北京雾霾过程中颗粒物的成核和核生长。图A和图C显示粒径分布和平均粒径(白色虚线),图B和图D的实线为PM2.5浓度,虚线为平均直径,填充颜色代表PM1(直径等于小于1微米的细颗粒物)的组分(由图可见,
此时PM2.5以PM1为主,而PM1几乎全部来源于二次颗粒物
)
文中还定量描述了风向和风速对PM2.5浓度的影响,整个过程中约50%的时段刮弱南风,23%的强西北风和19%的较弱西北风,以及7%的东北风。在
西北风
时段(一般对应清洁时段),PM2.5的平均浓度为
35 ug/m3
,而
南风
时段(一般对应污染时段),其平均浓度为
114
ug/m3
。这样看来似乎气象条件变化带来的PM2.5的浓度上升远大于污染物浓度本身,其实不然,因为清洁时段的PM2.5的浓度并不是北京PM2.5浓度的正常水平,2013年平均水平是
89 ug/m3
,基数大,气象因素带来的variation才会大,说到底巧妇难为无米之炊,只要污染物水平本身降下来了,不管气象条件如何加持,PM2.5也是很难升上去的。用中国特色老马的话来讲,污染物排放是主观原因,气候和地形条件是客观原因,我们不能改变客观条件,只能从主观因素上着手,即降低污染物的排放。
伪结论:北京常年PM2.5的主要来源是机动车、燃煤、重工业、扬尘和餐饮,2013年平均水平在89ug/m3。雾霾发生时期,由于气象和地形因素的影响,主要来自机动车的二次颗粒物前体滞留在大气中,使得颗粒物迅速长大,PM2.5浓度可快速增长至超过200ug/m3。雾霾持续过程可上升至超过300ug/m3,污染物来源有机动车、燃煤、重工业、餐饮等。
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小米哥哥2
- 这个人很懒,什么都没留下
3楼-- · 2016-11-06 18:59
是民主
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solochen00
- 这个人很懒,什么都没留下
4楼-- · 2016-11-06 18:46
做饭的时候不要开油烟机,不然会加重雾霾的
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mishen
- whatsns产品经理
5楼-- · 2016-11-06 19:03
我只知道每天半夜若是打开窗子,看到外面雾蒙蒙的一片,闻到的都是臭味酸味等等说不上来的味道,应该就是工厂的硫之类乱七八糟的~听一个车间主任亲戚说,白天排放其实是会更小心注意一些,到了晚上就可劲儿排放了,等到了早上自然就是雾霾。这也是为啥一天之中早晚雾霾严重,下午会稍好点,因为排放不如早晚严重,加上有太阳有大风等等。
另外说一点,我在天津住了几年,我觉得天津的雾霾比北京更厉害,晚上半夜的空气更脏更臭,但不知为何报道的比北京少多了。
总之就是工厂之类的排放啦~个人浅见,也许有错误。但是砖家说什么烧桔梗、做饭、汽车尾气等等造成雾霾,那真是把大众不当人看了。
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墨尔本狐狸
- 这个人很懒,什么都没留下
6楼-- · 2016-11-06 18:48
我觉得就是集中供暖,
汽车尾气其实是个定量,穿下奇特四个季节,不管哪个城市,汽车包括工厂的排放基本等同于定量,汽车要出行,工厂要生产,不会全部集中在冬季,唯一站得住脚的推论就是,汽车或者工厂到了冬季耗能会更大,排放也会相对大一些,但是对于环境来说,只是一个相对稳定数值,然而,每年当北方集中供暖时候,全国上下就会非常明显,供暖地区一定是高污染重度雾霾,没有供暖地区这样的情况就比较少见。
再拿北京上海广州为例。
都属于一线大城市,我没有大数据支撑,
但是三个城市都已经用不同方式限制机动车上牌了,说明三个城市基本达到一个城市对于汽车的饱和度,简单说,汽车密度上相差无几。
另外广州也是工业城市
但是就空气污染而言。
在冬天,广州空气更多是优秀,上海更多是良好,北京更多是呵呵!!
因为冬天北京为代表的北方城市有大量的家庭需要集中供暖。
观点说了!!!大家评论!!!
我在武汉,近几年一些武汉人,希望能有集中供暖,其实大家可以去北一点的城市比如郑州,跟武汉纬度差不多,虽然集中供暖室内暖和成本低了,但是环境呢,一定被破坏的不要不要的!!!!
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珞洛
- 这个人很懒,什么都没留下
7楼-- · 2016-11-06 18:46
风往北吹
你的手一挥 说要往北飞
( •̀∀•́ )
真相是北京的云都被计算成霾了
╭(°A°`)╮
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蜗牛食堂
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8楼-- · 2016-11-06 18:49
2015年12月26日,北京雾霾爆表了,从当时沙尘运动发展的趋势来看,北京雾霾和北京其实关系不大,完全是气象因素,本来有两条风沙带,一条飘华北,一条飘内蒙赤峰,可那一天从俄国吹来一股北风,把本来向东飘赤峰的那条吹向了华北,把这两股汇集到了一块。还有当时一股南风把长江中下游的沙尘也吹到了华北。三股叠加,自然就悲剧了。
北京事发前浓度0.1360T,风速较低2km/h
北京事发前浓度0.1360T,风速较低2km/h
2015年12月25日北京和周边尘埃分布情况
2015年12月25日北京和周边尘埃分布情况
上图浓度较高的区域具体位置
上图浓度较高的区域具体位置
(大漠戈壁--巴丹吉林沙漠)
通常情况下,在西风的推动下会汇集到内蒙赤峰,具体位置,见下图
通常情况下,在西风的推动下会汇集到内蒙赤峰,具体位置,见下图
汇聚点内蒙赤峰翁牛特旗
汇聚点内蒙赤峰翁牛特旗
然而天边刮来了一股北风
赤峰的沙尘南下,被吹到了华北
赤峰的沙尘南下,被吹到了华北
此时北京雾霾指数上涨,风速加大到12km/h
到了26号上午11点,俄国北风诡异转东风
到了26号上午11点,俄国北风诡异转东风
直吹太行、燕山,北京出现极值0.3403T
雾霾向太行山脚下蔓延
雾霾向太行山脚下蔓延
下午两点,河北保定浓度增大到0.3122T
到了下午五点,极值出现在河北定州0.3501T
到了下午五点,极值出现在河北定州0.3501T
河北定州、保定坐标
河北定州、保定坐标
河北保定当时发布的雾霾橙色预警
河北保定当时发布的雾霾橙色预警
至于当时一股南风把长江中下游吹来的沙尘就不分析了,一是量少,二是俄国北风后来又给原原本本地吹了回去,还变本加厉了。。。
治理北京雾霾,以目前人的力量是不大能实现的。风沙的来源是内蒙阿拉善盟的巴丹吉林沙漠和库布齐(腾格里)沙漠。那地位于西风带上,风吹得快,水分蒸发得快,干旱荒漠化不可避免,所以要想治沙,治霾,除非生成一个海拔4000多米的山脉做屏障,扰乱西风,截住海上飘来的暖湿气流,但人们现在技术水平改变不了大的地形地貌,目前的那点改造真是渺小得不能再渺小,改善只能是局部。
把治霾的重点放在京津冀地区,其实是忽悠,借口限制发展重工业。还有那个建北京风道的提案纯粹扯淡,到时风道建成,飘向华北的那条沙带更容易飘进市中心,沙尘就是从延庆经八达岭那豁口吹进来的,现在倒好准备对接上,真是伪专家想出来的好主意!
治霾的重点在治沙,治沙的重点在于获取水分,保持水分不完全蒸发掉。拔不高山脉,那就往下挖,挖出个大池塘,巴丹吉林沙漠里有不少连续零星分布的绿洲,地下水位较浅,或许能奏效。多么希望能像玩《模拟城市》样开启上帝模式,拔高山,下地面,但愿有生之年,人类能有此神力。
另:一氧化碳排放浓度图
车多的地方就成这样了,从一氧化碳排放可以看出经济发展水平!其实大部分是货车,火车,轮船放的,清晰的路网,港口图啊。。
一氧化碳排放可能跟柴油的品质有关,北方的油不好,刚我看了下绿点乃天津,天津的货车走菏泽,许昌再到随州,走随岳高速到岳阳,然后上京珠高速,到长沙后南下广州,不过郑州和武汉。问题出在天津,保定,石家庄和沧州,这里产的油劣质。
二氧化硫排放浓度图
二氧化硫的排放显示出工业发展水平,电厂,化工厂也多,排放也多,当然空气质量差些。空气好的还是秦岭,神龙架,武陵山脉,湘西,海南,贵州,云南和广西部分地区。北上广,南京,郑州,武汉,石家庄,西安,重庆,兰州,河南三门峡和广西梧州都是主要集中排放源!!看看你们周边都有哪些污染企业~
二氧化硫的排放显示出工业发展水平,电厂,化工厂也多,排放也多,当然空气质量差些。空气好的还是秦岭,神龙架,武陵山脉,湘西,海南,贵州,云南和广西部分地区。北上广,南京,郑州,武汉,石家庄,西安,重庆,兰州,河南三门峡和广西梧州都是主要集中排放源!!看看你们周边都有哪些污染企业~
二氧化碳浓度图
这幅图告诉我们,什么人类工业温室气体排放导致全球变暖,我想说的是,人类太高估自己对自然的影响了,囧。CO2的最大来源在海洋,海洋生物。整出气候变化,要求节能减排,是发达国家限制后发国家工业发展使用的套路。青藏高原那黑黑一片无人区,高山湖泊,没有植物,没有植物的呼吸作用,二氧化碳就低咯~
这幅图告诉我们,什么人类工业温室气体排放导致全球变暖,我想说的是,人类太高估自己对自然的影响了,囧。CO2的最大来源在海洋,海洋生物。整出气候变化,要求节能减排,是发达国家限制后发国家工业发展使用的套路。青藏高原那黑黑一片无人区,高山湖泊,没有植物,没有植物的呼吸作用,二氧化碳就低咯~
以上是我个人观点,因为正好发现了这个应用数据库,所以也来用一用,非专业人士,欢迎各路大神前来完善、指正!
earth数据库地址:
https://
earth.nullschool.net
,
感谢网站开发者们奉献的如此令人惊叹的工具,Copyright@Cameron Beccario.其实文中引用的图,实际都是动态的,更直观,欢迎自行验证,或许你会有更新的发现!
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牛宏达「载攸道」
- 这个人很懒,什么都没留下
9楼-- · 2016-11-06 18:56
以下都是一个只有高中地理基础的大学狗的文论,欢迎地理科学专业小伙伴们指(tu)正(cao)~!
首先:雾是什么
雾是悬浮于近地面空气的大量水滴活冰晶,使水平能见度小于1KM的物理现象。
形成雾的基本条件是近地面空气中水汽充沛,有使水汽发生凝结的冷却过程和凝结核的存在。贴地面气层中的水汽压大于其饱和水汽压时,水汽及凝结或凝华成雾。
最常见的是辐射雾和平流雾。而华北的雾,及辐射雾。
辐射雾是有地面辐射冷却是贴地气层变冷二形成的,形成辐射雾的条件是:①、有充足的的水汽 ②、天气晴朗少云③、风力微弱(1-3m/s)④ 大气层结构稳定。
辐射雾的厚度随空气的冷却程度及风力而定。高雾是 空气冷却作用所及高度增大,辐射雾能伸展到几百米高,范围很广,能持续多日不散,仅在白天稍有减弱。
辐射雾出现在高气压区的晴夜,它的出现常表示晴天。例如,冬半年我国大陆多为高压控制,夜又较长,则有利于辐射雾的形成。
所以,可知我国华北地区,冬季本来就多雾。
教材下文:城市及其附近,烟粒、尘埃多,凝结核充沛,因此特别容易形成浓雾(常称都市雾)
好吧我心死了,
①、有充足的的水汽,【
烟粒、尘埃多,凝结核充沛】
②、天气晴朗少云 【受副热带高压控制,晴朗】
③、风力微弱(1-3m/s)【副热带高气压带的控制,对流运动少】
④ 、大气层结构稳定。【副高。。。】
城市气候
“从大量观测事实看来,城市气候的特征可归纳为城市”五岛“效应(混浊岛、热岛、干岛、湿岛、雨岛)和风速减小、多变。”
一、城市混浊岛【保定】GET
城市混浊岛效应主要有四个方面的表现。
①、城市大气中的污染物质比郊区多;
②、城市大气中因凝结核多,低空的热力湍流和机械湍流又比较强,因此其低云量和以低云量为标准的阴天数远比郊区多;
③、城市大气中因污染物和低云量多,使日照时数减少,太阳直接辐射(S)打打削弱,而因散射粒子多,其太阳散射辐射(D)却比干洁空气中为强。D/S表示大气浑浊度,城区明显大于郊区。
④、城市大气中颗粒状污染物多,它们对光线有散射和吸收作用,有减小能见度的效应城市中的二氧化氮浓度极大时,天空会程棕褐色,此外城市由于汽车排出的氮氧化物和碳氢化物,为光化学烟雾,能导致城市能见度恶化。所以城区能见度小于郊区。
有多少化工企业多少大气污染企业我就不多说了,华北大体都是这样,也跟历史遗留问题有关,五十年代的大力发展工业化,对华北以及整个北方地区都带来了影响。
且冬季供暖,大量锅炉房的燃烧排出气体也是重要原因之一。这个我具体不大知道,但是据说一般都是自己供,比如学校就有自己的锅炉房?!但是这样产生的结果就是,小型作坊由于得不好专业技术的处理,以及利益需求,①、煤的来源于质量②、无法完全的利用好煤③、对燃煤后的气体二次处理技术不行
再次,华北的汽车。。。
二、城市热岛效应
其热岛效应强度与城市规模,人口密度,能源消耗量和建筑物密度等密切有关。根据大量的观测事实证明,城市气温经常比其四周郊区为高,尤以秋冬季节晴稳天气下出现频率最大!!!!!
城市热岛的形成中下垫面因素、人为因素和温室气体的排放是人类活动影响的两个方面。
这张表就能非常直观的看出,京津冀真的很,,符合,,冬季雾霾的形成。
(一)下垫面因素
①、下垫面不透水面积大:城市绿化少,雨水直接排到地下,蒸发少。然则,无论怎样,在冬季的华北,树叶也全部凋零,呼吸作用小,蒸发蒸腾本身就少,且因为首先就缺水,且冬季都结成冰,蒸发更是少之又少。
②、下垫面热性质:城市建筑的钢筋水泥的比热大于城郊,所以吸热快,放热也快.及可知,白天太阳辐射,城市吸热快,热量大于郊区,
③、下垫面几何性质:“城市街谷”效应导致日间吸收和储存的热能远比郊区多
(二)人为热和温室气体我就不多说了,呵呵呵,你懂的
逆温是大气层稳定的主要因素,于是最后我查了“逆温”
教材原文:由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温,称为辐射逆温。图2·35 表明辐
射逆温的生消过程。图中a 为辐射逆温形成前的气温垂直分布情形;在晴朗
无云或少云的夜间,地面很快辐射冷却,贴近地面的气层也随之降温。由于
空气愈靠近地面,受地表的影响愈大,所以,离地面愈近,降温愈多,离地
面愈远,降温愈少,因而形成了自地面开始的逆温(图2·35b);随着地面
辐射冷却的加剧,逆温逐渐向上扩展,黎明时达最强(图2·35 中c);日
出后,太阳辐射逐渐增强,地面很快增温,逆温便逐渐自下而上地消失(图
2·35 中d、e)。
辐射逆温厚度从数十米到数百米,在大陆上常年都可出现,以冬季最强。
夏季夜短,逆温层较薄,消失也快。冬季夜长,逆温层较厚,消失较慢。在
山谷与盆地区域,由于冷却的空气还会沿斜坡流入低谷和盆地,因而常使低
谷和盆地的辐射逆温得到加强,往往持续数天而不会消失。
这也能非常非常直观的分析出:
为什么晚上的雾霾比白天的还大
首先,北方冬天夜晚降温快,地表温度急速降低,形成逆温现象,水汽以及凝结核等容易在地表预冷成雾霾,且降温越快,逆温层越厚越稳定,雾霾越大。所以黎明前后,降温到最低的时候,逆温层达到最大,雾霾最大最大。
所以,每天早上的时候,地表温度低,逆温层非常稳定,雾霾大,随着太阳出来,地表开始升温,到下午一两点达到雾霾最小值。
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kent0546
- 这个人很懒,什么都没留下
10楼-- · 2016-11-06 18:47
我觉得分析一下阅兵期间政府的行政措施就行
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图1. 北京地区2014年2月19~28日污染过程。图中RH为相对湿度,T为温度,最上方矢量代表风向和风速。
图2. 雾霾垂直扩散图(左图:2月19日中午天空晴朗,混合层高度可达到3500米以上;右图:20日以后连续几天,混合层高度只有800米左右,严重时只有300-400 米,相当于地面排放的污染物被压缩了10倍)
2月19号白天,PM2.5在30ug/m3左右,当天傍晚,风向转变为南风/东南风,温度下降,相对湿度上升,而北京处于太行山和燕山交界处,地势由西北向东南倾斜,东南风带来的周边污染物和水汽在山前的平原地区堆积,PM2.5浓度在1小时内从30增长到150ug/m3,急速增长了4倍。继而在 24小时内从150升至350ug/m3,又高起点持续增长了1.3倍。在后续的重霾污染持续的过程中,静风为主,高湿逆温,混合层高度很低,只有800米左右,这些都为重霾污染的发展和保持形成了极有利的条件。在这次重霾污染的最后阶段(2月27日)出现了一次降水,刮着北风,风速突然加大,有效地消除了空气中的颗粒物。
再来看污染物的排放:图3. 重霾污染过程和污染物的组成比例。
雾霾过程可分为“形成、加强、持续、消散”四个阶段,可以看出整个过程中PM2.5的组成都以二次污染物(有机碳、硫酸盐、硝酸盐、铵盐等)为主,而其中有机碳所占比例始终最大,主要来自机动车。图中的a阶段是清洁时段。这个阶段的污染物中,有机碳占40%,硫酸盐、硝酸盐各约占10%左右。b阶段是周边污染聚拢加强过程,硫酸盐、硝酸盐和有机碳的浓度都上升了,污染物水平迅速抬升到第一阶段高值。c阶段是污染持续增长过程,外来污染输送并未终止,本地污染排放逐渐递加,经 24小时到达污染最严重阶段。d为污染的清除过程。目前对于北京地区重霾污染最有效的清除“方法”是祈求强劲西北风的到来,其次是显著的降水过程。e过程可以看做此次重霾污染清除后的一次短时反弹过程,28日凌晨当有一阵东风吹来,使得本地污染水平再次上升。分析这次反弹的原因,第一峰值PM2.5超过了100 ug/m3,但主要成分是有机碳,判断为北京东部进京大型柴油车所为;而接下来的污染峰值,硫酸盐的大量加载,则已经显示出北京东部更远距离燃煤工业的排放。
颗粒物的形成机理主要与a阶段和b阶段相关,即雾霾的形成和加强阶段。Guo et al. 2014年在PNAS发表的论文Elucidating severe urban haze formation in China. PNAS, 111(49):17373–17378 详细描述了2013年9月25日至11月11日发生在北京的周期性雾霾过程,尤其对颗粒物的形成机理进行了详细阐述。该文将颗粒物形成分为成核(nucleation)和生长(growth)两个阶段,成核发生于清洁时期,此时PM2.5浓度很低(<50 ug/m3),但是颗粒数非常大,可观察到大量超细颗粒物(20-30nm)的形成。核生长则是由于气象和地形条件使得二次颗粒物前体(挥发性有机物、二氧化硫、氮氧化物等)浓度大幅上升,超细颗粒物迅速生长,平均粒径大幅上升,从而使PM2.5的浓度大幅上升。也就是说从清洁时段到污染时段,主要发生的变化不是颗粒数的增长(事实上颗粒数还会下降),而是颗粒大小的增长,增长的原料来自机动车排放的二次颗粒物前体(该文也同样证明雾霾时期PM2.5组成以二次颗粒物为主,其中又以有机碳为主),外来输送影响很小。
图4. 9月25-29日和10月2-7日北京雾霾过程中颗粒物的成核和核生长。图A和图C显示粒径分布和平均粒径(白色虚线),图B和图D的实线为PM2.5浓度,虚线为平均直径,填充颜色代表PM1(直径等于小于1微米的细颗粒物)的组分(由图可见,此时PM2.5以PM1为主,而PM1几乎全部来源于二次颗粒物)
文中还定量描述了风向和风速对PM2.5浓度的影响,整个过程中约50%的时段刮弱南风,23%的强西北风和19%的较弱西北风,以及7%的东北风。在西北风时段(一般对应清洁时段),PM2.5的平均浓度为35 ug/m3,而南风时段(一般对应污染时段),其平均浓度为114 ug/m3。这样看来似乎气象条件变化带来的PM2.5的浓度上升远大于污染物浓度本身,其实不然,因为清洁时段的PM2.5的浓度并不是北京PM2.5浓度的正常水平,2013年平均水平是89 ug/m3,基数大,气象因素带来的variation才会大,说到底巧妇难为无米之炊,只要污染物水平本身降下来了,不管气象条件如何加持,PM2.5也是很难升上去的。用中国特色老马的话来讲,污染物排放是主观原因,气候和地形条件是客观原因,我们不能改变客观条件,只能从主观因素上着手,即降低污染物的排放。
伪结论:北京常年PM2.5的主要来源是机动车、燃煤、重工业、扬尘和餐饮,2013年平均水平在89ug/m3。雾霾发生时期,由于气象和地形因素的影响,主要来自机动车的二次颗粒物前体滞留在大气中,使得颗粒物迅速长大,PM2.5浓度可快速增长至超过200ug/m3。雾霾持续过程可上升至超过300ug/m3,污染物来源有机动车、燃煤、重工业、餐饮等。
另外说一点,我在天津住了几年,我觉得天津的雾霾比北京更厉害,晚上半夜的空气更脏更臭,但不知为何报道的比北京少多了。
总之就是工厂之类的排放啦~个人浅见,也许有错误。但是砖家说什么烧桔梗、做饭、汽车尾气等等造成雾霾,那真是把大众不当人看了。
汽车尾气其实是个定量,穿下奇特四个季节,不管哪个城市,汽车包括工厂的排放基本等同于定量,汽车要出行,工厂要生产,不会全部集中在冬季,唯一站得住脚的推论就是,汽车或者工厂到了冬季耗能会更大,排放也会相对大一些,但是对于环境来说,只是一个相对稳定数值,然而,每年当北方集中供暖时候,全国上下就会非常明显,供暖地区一定是高污染重度雾霾,没有供暖地区这样的情况就比较少见。
再拿北京上海广州为例。
都属于一线大城市,我没有大数据支撑,
但是三个城市都已经用不同方式限制机动车上牌了,说明三个城市基本达到一个城市对于汽车的饱和度,简单说,汽车密度上相差无几。
另外广州也是工业城市
但是就空气污染而言。
在冬天,广州空气更多是优秀,上海更多是良好,北京更多是呵呵!!
因为冬天北京为代表的北方城市有大量的家庭需要集中供暖。
观点说了!!!大家评论!!!
我在武汉,近几年一些武汉人,希望能有集中供暖,其实大家可以去北一点的城市比如郑州,跟武汉纬度差不多,虽然集中供暖室内暖和成本低了,但是环境呢,一定被破坏的不要不要的!!!!
你的手一挥 说要往北飞
( •̀∀•́ )
真相是北京的云都被计算成霾了
╭(°A°`)╮
北京事发前浓度0.1360T,风速较低2km/h
2015年12月25日北京和周边尘埃分布情况
上图浓度较高的区域具体位置
(大漠戈壁--巴丹吉林沙漠)
通常情况下,在西风的推动下会汇集到内蒙赤峰,具体位置,见下图汇聚点内蒙赤峰翁牛特旗
然而天边刮来了一股北风赤峰的沙尘南下,被吹到了华北
此时北京雾霾指数上涨,风速加大到12km/h
到了26号上午11点,俄国北风诡异转东风
直吹太行、燕山,北京出现极值0.3403T
雾霾向太行山脚下蔓延
下午两点,河北保定浓度增大到0.3122T
到了下午五点,极值出现在河北定州0.3501T
河北定州、保定坐标
河北保定当时发布的雾霾橙色预警
至于当时一股南风把长江中下游吹来的沙尘就不分析了,一是量少,二是俄国北风后来又给原原本本地吹了回去,还变本加厉了。。。
治理北京雾霾,以目前人的力量是不大能实现的。风沙的来源是内蒙阿拉善盟的巴丹吉林沙漠和库布齐(腾格里)沙漠。那地位于西风带上,风吹得快,水分蒸发得快,干旱荒漠化不可避免,所以要想治沙,治霾,除非生成一个海拔4000多米的山脉做屏障,扰乱西风,截住海上飘来的暖湿气流,但人们现在技术水平改变不了大的地形地貌,目前的那点改造真是渺小得不能再渺小,改善只能是局部。
把治霾的重点放在京津冀地区,其实是忽悠,借口限制发展重工业。还有那个建北京风道的提案纯粹扯淡,到时风道建成,飘向华北的那条沙带更容易飘进市中心,沙尘就是从延庆经八达岭那豁口吹进来的,现在倒好准备对接上,真是伪专家想出来的好主意!
治霾的重点在治沙,治沙的重点在于获取水分,保持水分不完全蒸发掉。拔不高山脉,那就往下挖,挖出个大池塘,巴丹吉林沙漠里有不少连续零星分布的绿洲,地下水位较浅,或许能奏效。多么希望能像玩《模拟城市》样开启上帝模式,拔高山,下地面,但愿有生之年,人类能有此神力。
另:一氧化碳排放浓度图
车多的地方就成这样了,从一氧化碳排放可以看出经济发展水平!其实大部分是货车,火车,轮船放的,清晰的路网,港口图啊。。
一氧化碳排放可能跟柴油的品质有关,北方的油不好,刚我看了下绿点乃天津,天津的货车走菏泽,许昌再到随州,走随岳高速到岳阳,然后上京珠高速,到长沙后南下广州,不过郑州和武汉。问题出在天津,保定,石家庄和沧州,这里产的油劣质。
二氧化硫排放浓度图 二氧化硫的排放显示出工业发展水平,电厂,化工厂也多,排放也多,当然空气质量差些。空气好的还是秦岭,神龙架,武陵山脉,湘西,海南,贵州,云南和广西部分地区。北上广,南京,郑州,武汉,石家庄,西安,重庆,兰州,河南三门峡和广西梧州都是主要集中排放源!!看看你们周边都有哪些污染企业~
二氧化碳浓度图 这幅图告诉我们,什么人类工业温室气体排放导致全球变暖,我想说的是,人类太高估自己对自然的影响了,囧。CO2的最大来源在海洋,海洋生物。整出气候变化,要求节能减排,是发达国家限制后发国家工业发展使用的套路。青藏高原那黑黑一片无人区,高山湖泊,没有植物,没有植物的呼吸作用,二氧化碳就低咯~
以上是我个人观点,因为正好发现了这个应用数据库,所以也来用一用,非专业人士,欢迎各路大神前来完善、指正!
earth数据库地址:
https://earth.nullschool.net,
感谢网站开发者们奉献的如此令人惊叹的工具,Copyright@Cameron Beccario.其实文中引用的图,实际都是动态的,更直观,欢迎自行验证,或许你会有更新的发现!
首先:雾是什么
雾是悬浮于近地面空气的大量水滴活冰晶,使水平能见度小于1KM的物理现象。
形成雾的基本条件是近地面空气中水汽充沛,有使水汽发生凝结的冷却过程和凝结核的存在。贴地面气层中的水汽压大于其饱和水汽压时,水汽及凝结或凝华成雾。
最常见的是辐射雾和平流雾。而华北的雾,及辐射雾。
辐射雾是有地面辐射冷却是贴地气层变冷二形成的,形成辐射雾的条件是:①、有充足的的水汽 ②、天气晴朗少云③、风力微弱(1-3m/s)④ 大气层结构稳定。
辐射雾的厚度随空气的冷却程度及风力而定。高雾是 空气冷却作用所及高度增大,辐射雾能伸展到几百米高,范围很广,能持续多日不散,仅在白天稍有减弱。
辐射雾出现在高气压区的晴夜,它的出现常表示晴天。例如,冬半年我国大陆多为高压控制,夜又较长,则有利于辐射雾的形成。
所以,可知我国华北地区,冬季本来就多雾。
教材下文:城市及其附近,烟粒、尘埃多,凝结核充沛,因此特别容易形成浓雾(常称都市雾)
好吧我心死了,
①、有充足的的水汽,【烟粒、尘埃多,凝结核充沛】
②、天气晴朗少云 【受副热带高压控制,晴朗】
③、风力微弱(1-3m/s)【副热带高气压带的控制,对流运动少】
④ 、大气层结构稳定。【副高。。。】
城市气候
“从大量观测事实看来,城市气候的特征可归纳为城市”五岛“效应(混浊岛、热岛、干岛、湿岛、雨岛)和风速减小、多变。”
一、城市混浊岛【保定】GET
城市混浊岛效应主要有四个方面的表现。
①、城市大气中的污染物质比郊区多;
②、城市大气中因凝结核多,低空的热力湍流和机械湍流又比较强,因此其低云量和以低云量为标准的阴天数远比郊区多;
③、城市大气中因污染物和低云量多,使日照时数减少,太阳直接辐射(S)打打削弱,而因散射粒子多,其太阳散射辐射(D)却比干洁空气中为强。D/S表示大气浑浊度,城区明显大于郊区。
④、城市大气中颗粒状污染物多,它们对光线有散射和吸收作用,有减小能见度的效应城市中的二氧化氮浓度极大时,天空会程棕褐色,此外城市由于汽车排出的氮氧化物和碳氢化物,为光化学烟雾,能导致城市能见度恶化。所以城区能见度小于郊区。
有多少化工企业多少大气污染企业我就不多说了,华北大体都是这样,也跟历史遗留问题有关,五十年代的大力发展工业化,对华北以及整个北方地区都带来了影响。
且冬季供暖,大量锅炉房的燃烧排出气体也是重要原因之一。这个我具体不大知道,但是据说一般都是自己供,比如学校就有自己的锅炉房?!但是这样产生的结果就是,小型作坊由于得不好专业技术的处理,以及利益需求,①、煤的来源于质量②、无法完全的利用好煤③、对燃煤后的气体二次处理技术不行
再次,华北的汽车。。。
二、城市热岛效应
其热岛效应强度与城市规模,人口密度,能源消耗量和建筑物密度等密切有关。根据大量的观测事实证明,城市气温经常比其四周郊区为高,尤以秋冬季节晴稳天气下出现频率最大!!!!!
城市热岛的形成中下垫面因素、人为因素和温室气体的排放是人类活动影响的两个方面。
这张表就能非常直观的看出,京津冀真的很,,符合,,冬季雾霾的形成。
(一)下垫面因素
①、下垫面不透水面积大:城市绿化少,雨水直接排到地下,蒸发少。然则,无论怎样,在冬季的华北,树叶也全部凋零,呼吸作用小,蒸发蒸腾本身就少,且因为首先就缺水,且冬季都结成冰,蒸发更是少之又少。
②、下垫面热性质:城市建筑的钢筋水泥的比热大于城郊,所以吸热快,放热也快.及可知,白天太阳辐射,城市吸热快,热量大于郊区,
③、下垫面几何性质:“城市街谷”效应导致日间吸收和储存的热能远比郊区多
(二)人为热和温室气体我就不多说了,呵呵呵,你懂的
逆温是大气层稳定的主要因素,于是最后我查了“逆温”
教材原文:由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温,称为辐射逆温。图2·35 表明辐
射逆温的生消过程。图中a 为辐射逆温形成前的气温垂直分布情形;在晴朗
无云或少云的夜间,地面很快辐射冷却,贴近地面的气层也随之降温。由于
空气愈靠近地面,受地表的影响愈大,所以,离地面愈近,降温愈多,离地
面愈远,降温愈少,因而形成了自地面开始的逆温(图2·35b);随着地面
辐射冷却的加剧,逆温逐渐向上扩展,黎明时达最强(图2·35 中c);日
出后,太阳辐射逐渐增强,地面很快增温,逆温便逐渐自下而上地消失(图
2·35 中d、e)。
辐射逆温厚度从数十米到数百米,在大陆上常年都可出现,以冬季最强。
夏季夜短,逆温层较薄,消失也快。冬季夜长,逆温层较厚,消失较慢。在
山谷与盆地区域,由于冷却的空气还会沿斜坡流入低谷和盆地,因而常使低
谷和盆地的辐射逆温得到加强,往往持续数天而不会消失。
这也能非常非常直观的分析出:为什么晚上的雾霾比白天的还大
首先,北方冬天夜晚降温快,地表温度急速降低,形成逆温现象,水汽以及凝结核等容易在地表预冷成雾霾,且降温越快,逆温层越厚越稳定,雾霾越大。所以黎明前后,降温到最低的时候,逆温层达到最大,雾霾最大最大。
所以,每天早上的时候,地表温度低,逆温层非常稳定,雾霾大,随着太阳出来,地表开始升温,到下午一两点达到雾霾最小值。
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