中国雾霾的讨论如瞎子摸象：忽视了多因素的综合作用

                                  杨学祥

三北防护林挡住吹走雾霾的大风？专家：挡不住

2017年01月19日13:00     长江网

1月15日—17日，又一轮大范围雾霾笼罩华北黄淮等地。连续几天的重污染天气，更让人们期盼冷空气带来大风，吹走雾霾。往往这个时候，“三北”防护林和内蒙古风电场就成了“背锅侠”。

　　不过据最新的科学研究显示，“三北”防护林不但没有加重雾霾，反而对雾霾有清除作用。这个锅背得真冤。

　　基于长期的数值模拟和观测研究，兰州大学资源环境学院教授马建民和其团队科研人员分析得出，与1982年相比，2010年“三北”防护林工程对二氧化硫和氮氧化物的吸附和清除作用增长了60%，对PM2.5的吸附和清除能力增加了30%。马建民介绍，自1999年到2010年间，该工程清除了我国北方约3000万吨的PM2.5，其中清除最多的地区是华北片，清除量达到PM2.5总量的0.9%。

　　据马建民介绍，如果按计量单位算，“三北”防护林在1982到2010年期间对二氧化硫和氮氧化物的吸附和清除达到了110万吨，其中“三北”防护林的华北片区占总清除量的50%左右，“三北”防护林对改善中国北方空气质量意义巨大。

　　此前，关于“三北”防护林阻挡了大风，导致京津冀雾霾频发的论调甚嚣尘上。有称“三北”防护林和内蒙古的风电场影响了北京地区的风速，“把北京的大风偷走了”。中国气象局国家气候中心研究员朱荣告诉科技日报记者，“三北”防护林、风电场与雾霾的形成之间没有对应关系，“真正冷空气来时，这些都阻挡不了大风”。

　　中国气象科学研究院徐祥德院士表示，国内外的相关研究认为，发展风电对局地风速虽有一定影响，但影响的范围非常有限。丹麦科技大学和清华大学的研究结果表明，风电场对下游几公里到几十公里范围的地面风速有明显影响，但超过100公里，影响可忽略不计。北京市中心距离内蒙古400多公里，距离张家口约200公里。所以内蒙古和张家口地区的风电不会对北京地区风速产生显著影响。

　　防护林带对风场的作用主要是大气边界层以下的近地层影响。而能驱散京津冀区域重污染天气的是大范围冷空气来袭或降水“湿清除”效应。冷空气影响范围垂直方向远远超过边界层或1500米以上的，其水平尺度可达百公里以上，“三北”防护林不可能阻挡冷空气或寒潮，并影响下游大范围区域风场。

　　可近几年确实感觉大风越来越少了呀！“从气候条件看，主要是最近几年，冬季冷空气来的不那么频繁了，强度也不够。”朱荣告诉记者，近几年气候资料显示，华北地区、北京的大风日数和年平均风速都有明显下降。尤其是大风日数，与前30年的均值比，可谓是断崖式暴跌。

　　朱荣告诉记者，其实风的本质是空气流动，导致空气流动的根源是空气温度和密度的差异。由于陆地和海洋性质不同，冷热变化有差异，冬季陆地冷于海洋，风从亚欧大陆的腹地（西伯利亚）吹向太平洋，所以北京冬季多西北风。由于全球变暖，尤其是上世纪80年代以后暖冬的增多，减小了冬季海洋和欧亚大陆的温差，因此空气的流动也就不如之前快，风速也相对应减小。

　　从冬半年强冷空气和寒潮次数的年代变化来看，60—70年代的寒潮和强冷空气相对较多，80年代明显减少，90年代以后又稍有增多；对应风速变化来看，60—70年代北京平均风速较大，80年代明显减小，90年代又有所增大。如此看来，北京的风速变化还是自然因素起了主要作用。除了全球变暖，城市化发展增加了地面附近的摩擦作用，高大的城市群会产生绕流阻力，也使得风速可能会减弱。

　　国家林业局局长张建龙称，植树造林增加植被最重要的功能是防沙固沙，延缓荒漠化。植树造林不仅不会造成雾霾，对雾霾的治理还能起到一定的作用，北京林业大学有专门研究，植物叶上吸附雾霾是肯定的。

　　兰州大学科研人员研究也证实了这样的观点，监测显示“三北”防护林内的大气污染物比林外的污染物含量低。他们预测，“三北”防护林工程到2050年建成时对有机污染物的吸附和清除将继续增长。其中，对强致癌物多环芳烃的吸附和清除作用较1990年相比将增长1.9倍。

　　因此马建民等科研人员建议：在“三北”防护林工程接下来的建设中，相关部门应考虑到不同树种对大气污染物的吸附和清除作用以及对挥发性有机化合物的排放作用，宜选择耐旱、耐寒、既有利于吸附和清除大气污染物、又能减少挥发性有机化合物生物排放的树种，以更好地发挥该工程的相关作用。

来源：科技日报  责任编辑：张迪

http://news.sina.com.cn/c/nd/2017-01-19/doc-ifxzuswq2668460.shtml

中国雾霾的讨论如瞎子摸象

瞎子摸象的根据都是实实在在的，大象的耳朵像蒲扇，大象的腿像柱子，大象的牙像长矛，如此等等。依据某一局部特征来描述大象的整体，显然是争论不休毫无结果的根源。

例如，基于长期的数值模拟和观测研究，兰州大学资源环境学院教授马建民和其团队科研人员分析得出，与1982年相比，2010年“三北”防护林工程对二氧化硫和氮氧化物的吸附和清除作用增长了60%，对PM2.5的吸附和清除能力增加了30%。马建民介绍，自1999年到2010年间，该工程清除了我国北方约3000万吨的PM2.5，其中清除最多的地区是华北片，清除量达到PM2.5总量的0.9%。

问题1：清除最多的地区是华北片，清除量达到PM2.5总量的0.9%。而减少1%的PM2.5，对清除雾霾而言是微乎其微，没有显著的功效。华北雾霾最重是客观的事实。

问题2：这种雾霾清除是以强风在防风林带中速度减少为代价。

再例如，国内外的相关研究认为，发展风电对局地风速虽有一定影响，但影响的范围非常有限。丹麦科技大学和清华大学的研究结果表明，风电场对下游几公里到几十公里范围的地面风速有明显影响，但超过100公里，影响可忽略不计。北京市中心距离内蒙古400多公里，距离张家口约200公里。所以内蒙古和张家口地区的风电不会对北京地区风速产生显著影响。

这一研究是一个简单的数学问题：某一风电场对当地风能的消耗是微量的，超过100公里后其影响可以忽略。如果风电场的规模足够大，或还存在其他因素的影响，其作用就不可忽略。

事实上，风电场的后面是大面积的防风林，防风林后面是联网成片的高架桥和高速公路，高架桥和高速公路后面又是密集的城镇高楼大厦，在遭遇层层阻拦之后的风速还会继续保持强劲吗？

专家承认，城市化发展增加了地面附近的摩擦作用，高大的城市群会产生绕流阻力，也使得风速可能会减弱。我以子之矛攻子之盾，综合因素的作用可以忽略吗？

科学研究要客观：不要变成某项工程的辩护词

一项研究表明，北半球最近30年风速减慢。法国和英国研究人员分析了欧洲、亚洲、北美的822个气象观测点的风速记录，结果显示，从1979年到2008年，大部分地方的风速都有所下降，风速下降幅度介于5%到15%之间。风速下降可能有多种原因，比如气候变化可能影响了气流的传统活动模式，导致风速下降。一些地方的森林植被恢复和增长使得地球表面更为“粗糙”，也会起到降低风速的效果。

http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201010181593384412807.shtm

国外的研究表明，一些地方的森林植被恢复和增长使得地球表面更为“粗糙”，也会起到降低风速的效果。为什么在中国学者的引用中被删掉了呢？三北防护林不是森林吗？科学研究需要客观公正，科学论文不要成为著名工程的辩护词，要允许不同意见的讨论和争论。

我们在2010年指出，北半球最近30年风速减慢的研究提出如下两个重要课题：其一，风速减慢是否与人为因素有关？其二，利用风能是否存在负面效应。

事实上，大陆集中在北半球，比森林高得多的城市高层建筑密布在沿海地区，阻挡陆海之间的季风循环，是北半球最近30年风速减慢的人为原因。密布在大陆内部的高架桥、高速公路、高速铁路如蜘蛛网，也是减慢内陆风速的重要原因。风力发电机利用风能发电，更是风速减慢的重要人为因素，这表明，天下没有免费的午餐，风能利用也要付出相应的代价。

由温差产生的大气环流是信风和季风形成的主要原因，其结果是均衡赤道和两级、大陆和海洋之间的温差，营造全球正常均衡的气候变化。人为降低风速，阻碍大气环流的正常运作，可造成热带地区更热、寒带地区更冷的极端气候频发，是严重气象灾害发生的根本原因。近年来频繁发生的城市内涝与城市减慢风速、云层阻挡在城市上空有关。由于城市减慢风速和改变风的方向，大城市的无序扩张将导致周围农村大气环流的改变和洪涝灾害的频繁发生，这些问题需要认真深入地研究和解决。

最典型的例子是"三北防护林"工程。三北防护林是防治沙尘暴的成果，也是2013年中国雾霾高峰的生成原因。近年来北京的沙尘暴确实减少了，但是，北京的雾霾也确实在突飞猛进：一种灾害的防治意味着另一种灾害的增强。灾害防治不能头痛医头脚痛医脚，应该综合防治，合理布局。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-776836.html

2014-2016年月亮赤纬角最小值导致中国雾霾加重

我们在2008年撰文指出，1998年是最热的年份，1997-1998年20世纪最强的厄尔尼诺事件和1995-1997年月亮赤纬角最小值产生的弱潮汐南北震荡是主要原因。自1998年以后，全球气温呈波动下降趋势，2005-2007年月亮赤纬角最大值产生的强潮汐南北震荡、1998年6月至2000年8月的强拉尼娜事件（1999年全球强震频发）和2004-2007年印尼苏门答腊3次8.5级以上地震是主要原因。下一次月亮赤纬角最小值2014-2016年产生的弱潮汐南北震荡有利于气温相对升高和中国北方的干旱。

http://news.hexun.com/2010-03-25/123112612.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-854442.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-789865.html

我在2012年5月22日指出，2000年进入拉马德雷冷位相，2012年的厄尔尼诺正在到来，我们必须做好迎接拉马德雷冷位相灾害链的准备：一个极端炎热的夏季和极端寒冷的冬季。2013年的拉尼娜事件非常强烈，将重复2010年强拉尼娜事件的大致过程。

2013年为太阳黑子峰年、2014-2016年为月亮赤纬角最小值、2015年可年发生厄尔尼诺事件，我们可能迎来又一个最热年新纪录，不过，频发的强震可以降低变暖规模。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-573747.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-711459.html

我在2014年7月21日指出，研究表明，厄尔尼诺是热事件，可导致全球平均气温升高；拉尼娜是冷事件，可导致全球平均温度降低。科学界忽视了影响全球气温的另外两个重要因素：海洋及其边缘8.5级和大于8.5级的海震，其集中爆发期的周期为55年；月亮赤纬角极大值在18.6度-28.6度之间变化，其周期为18.6年。

当月亮在南（北）纬28.6度（月亮赤纬角最大值）时，高潮区在12小时后从南（北）纬28.6度向北（南）纬28.6度震荡一次，大气和海洋的快速南北运动将产生巨大的能量交换并搅动深海冷水上翻到海洋表面降低气温；当月亮在南（北）纬18.6度（月亮赤纬角最小值）时，高潮区在12小时后从南（北）纬18.6度向北（南）纬18.6度震荡一次，震荡幅度减少了三分之一，导致变冷作用减弱。这是以18.6年为周期的潮汐南北震荡作用比其他周期的潮汐东西震荡作用更显著的原因。

1998年是有气象记录以来最热年份，它不仅与1997-1998年最强的厄尔尼诺事件有关，也与1995-1997年月亮赤纬角最小值有关。

2014-2016年为月亮赤纬角最小值时期，2014年正在发展的厄尔尼诺有可能使其成为最热年。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-813332.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-789865.html

我们在2015-8-3 10:33指出，2014年最热，2015年更热，2016年刷新。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-910209.html

我们在2014年撰文指出，1998年是最热的年份，1995-1997年月亮赤纬角最小值产生的弱潮汐南北震荡是原因之一；自1998年以后，全球气温呈波动下降趋势，2005-2007年月亮赤纬角最大值产生的强潮汐南北震荡是原因之一。当月亮在南（北）纬28.6度（月亮赤纬角最大值）时，高潮区在12小时后从南（北）纬28.6度向北（南）纬28.6度震荡一次，大气和海洋的南北震荡将产生巨大的能量交换并搅动深海冷水上翻到海洋表面降低气温。这是以18.6年为周期的潮汐南北震荡作用比其他周期的潮汐东西震荡作用更显著的原因。太阳在南北回归线时也会产生潮汐南北震荡运动。2014-2016年月亮赤纬角最小值可能导致中国干旱和全球高温（杨冬红等，2008）。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-861959.html

我们在2016年11月21日指出，研究与预测：2016年恐再破最热一年纪录。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1015744.html

我在2013年12月5日指出，2014-2016年处于月亮赤纬角极小值时期，是高温、干旱、强震、低温冻害、雾霾等极端灾害的频发时期，月亮赤纬角接近最小值18.6度，潮汐南北震荡较弱，形成有利于雾霾的气象条件。

2014-2016年为月亮赤纬角最小值时期，潮汐南北震荡幅度变小，冷空气活动减弱，有利于雾霾天气的生成。

2013年雾霾天气加重只是前兆，今后三年可能持续加重。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-737194.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-747141.html

事实上，2013年1月和12月中国雾霾加重，2014年1月和10月中国雾霾加重，12月雾霾将更加严重，逐年雾霾加重已成为定向趋势。

2014-2016年为月亮赤纬角最小值时期，潮汐南北震荡幅度变小，冷空气活动减弱，有利于雾霾天气的生成。人们必须做好预防更严重雾霾的准备。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-837385.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-837574.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-843946.html

我在2013年10月29日指出，2014-2016年为月亮赤纬角最小值时期，潮汐南北震荡幅度变小，冷空气活动减弱，有利于雾霾天气的生成。

2013年雾霾天气加重只是前兆，今后三年可能持续加重。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-737194.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-747141.htm

我们的研究表明，2014-2016年月亮赤纬角极小值是导致我国雾霾高发的天文背景，2015年12月至2016年1月为弱潮汐时期，增强我国的季节性雾霾。2015年厄尔尼诺和高温干旱是雾霾高发的气象条件。2015-2016年雾霾高发不可避免，减轻雾霾是一项极其艰巨的任务。

月亮赤纬角变化还会产生27.3天和13.6天的大气潮和海洋潮南北震荡幅度变化周期，对形成雾霾的静稳天气有重要影响（LiG Q, 2005）。中国气象局的数据显示，2013年12月初的雾霾波及25个省份，100多个大中型城市，安徽、湖南、湖北、浙江、江苏等13地雾霾天数均创下历史纪录。权威数据显示，今年以来，全国平均雾霾日数为29.9天，较常年同期偏多10.3天，达到52年来的峰值。2014-2016年月亮赤纬角最小值导致2013年雾霾高发，并将在今后三年持续高发。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-929003.html

参考文献

1. Robert Vautard。研究发现北半球最近30年风速减慢。《自然—地球科学》。2010-10-18 15:19:33（来源：新华网黄堃）。科学网。

http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201010181593384412807.shtm

Robert Vautard, Julien Cattiaux, PascalYiou, Jean-Noël. ThépautNorthern Hemisphere atmospheric stilling partlyattributed to an increase in surface roughness. Nature Geoscience, 17 October2010: 756–761  doi:10.1038/ngeo979

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7. 杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934. Yang D H,Yang D B, Yang X X, The influence of tides and earthquakes in global climatechanges. Chinese Journal of geophysics(in Chinese), 2011, 54(4): 926-934

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