楊學(xué)祥，楊冬紅

中科院大氣物理研究所研究員張仁健課題組與同行合作，對北京地區(qū)ＰＭ２．５化學(xué)組成及源解析季節(jié)變化研究發(fā)現(xiàn)，北京ＰＭ２．５有６個重要來源，分別是土壤塵、燃煤、生物質(zhì)燃燒、汽車尾氣與垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無機(jī)氣溶膠，這些源的平均貢獻(xiàn)分別為１５％、１８％、１２％、４％、２５％和２６％。

   研究顯示，沙塵天氣常對春季氣溶膠有重要影響，而在秋冬季節(jié)，來自建設(shè)工地的浮塵和街道的再懸浮塵是土壤塵的主要來源。燃煤源在冬季貢獻(xiàn)最大，生物質(zhì)燃燒源貢獻(xiàn)春、秋季較高，冬、夏季較低。工業(yè)污染源貢獻(xiàn)在夏秋季節(jié)較高。硫酸鹽、硝酸鹽等組成的二次無機(jī)氣溶膠在夏季和春季的貢獻(xiàn)最高。

研究表明，對于硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等六類主要組分來說，北京的南部地區(qū)是來源可能性最高的區(qū)域。來自北京南部的氣流常攜帶較高濃度的二次無機(jī)氣溶膠和含碳?xì)馊苣z，西北向的氣團(tuán)則含有較多的土壤塵和含碳?xì)馊苣z。北京發(fā)生霧霾時，來自南向的氣流會使二次無機(jī)氣溶膠的濃度變得很大，這可能與高濕度的云霧中較強(qiáng)的非均相反應(yīng)以及較強(qiáng)的光化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。

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北京的霧霾與風(fēng)向變化有密切的關(guān)系：來自北京南部的氣流常攜帶較高濃度的二次無機(jī)氣溶膠和含碳?xì)馊苣z，西北向的氣團(tuán)則含有較多的土壤塵和含碳?xì)馊苣z。北京發(fā)生霧霾時，來自南向的氣流會使二次無機(jī)氣溶膠的濃度變得很大。這一結(jié)論與潮汐組合類型對霧霾的影響有很好的對應(yīng)關(guān)系。

2013年元月罕見的強(qiáng)霧霾污染席卷我國中東部地區(qū)，污染最重的京津地區(qū)共發(fā)生5次強(qiáng)污染過程，與潮汐組合有很好的對應(yīng)關(guān)系，其中兩次超強(qiáng)過程發(fā)生在9-15日和25-31日，北京PM2.5小時濃度最高值分別達(dá)到680和530微克/立方米。

公布的材料表明2013年1月發(fā)生重霾前后一共4次（到1月30日為止），分別是7—13日，16—19日，21—23日，26—30日。與1月9-12日、16-19日、21-23日、27-30日四次潮汐組合一一對應(yīng)，與潮汐組合造成的風(fēng)向變化、地球潮汐形變、自轉(zhuǎn)速度變化造成的“地球呼吸”相一致。計(jì)算表明，地球潮汐形變造成的地殼容積周期變化，可以形成地球的呼吸運(yùn)動。潮汐組合造成的風(fēng)向變化、異常規(guī)模的地球呼吸與地震火山活動相對應(yīng)，與異常霧霾天氣相對應(yīng)，值得深入研究。如果潮汐組合導(dǎo)致中國及其周邊地震頻發(fā)，在沒有強(qiáng)冷空氣活動配合的條件下，潮汐形變引發(fā)的地下排氣就是霧霾形成的重要因素。

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表1 2013年1月潮汐組合

潮汐組合A：2013年1月5日為日月小潮（下弦），3日月亮赤緯角達(dá)到極小值北緯0.0002度，兩者強(qiáng)疊加，赤道和兩極潮汐變化幅度變大，地球扁率變大，地球自轉(zhuǎn)變慢，有利于拉尼娜發(fā)展（弱），兩極冷空氣向赤道運(yùn)動加強(qiáng)偏北氣流運(yùn)動，可激發(fā)地震火山活動和冷空氣活動，可導(dǎo)致沙塵天氣發(fā)生。

潮汐組合B：1月12日為日月大潮，10日月亮近地潮，9日月亮赤緯角達(dá)到最大值南緯20.5247度，三者兩兩強(qiáng)疊加，潮汐強(qiáng)度較強(qiáng)，潮汐南北擺動最大，地球扁率變小，地球自轉(zhuǎn)變快，有利于厄爾尼諾發(fā)展（強(qiáng)），赤道暖氣流向兩極運(yùn)動加強(qiáng)偏南氣流活動，可激發(fā)地震火山活動和暖空氣活動，有利于霧霾發(fā)生。

     潮汐組合C：1月19日為日月小潮（上弦），16日月亮赤緯角達(dá)到極小值北緯0.0002度。兩者弱疊加，赤道和兩極潮汐變化較大，地球扁率變大，地球自轉(zhuǎn)變慢，不利于厄爾尼諾發(fā)展（弱），兩極冷空氣向赤道運(yùn)動加強(qiáng)偏北氣流運(yùn)動，可激發(fā)地震火山活動和冷空氣活動，導(dǎo)致沙塵天氣發(fā)生。

潮汐組合D：1月23日月亮赤緯角達(dá)到最大值北緯20.92863度， 22日為月亮遠(yuǎn)地潮，21日為冬至，太陽在南回歸線（南緯23度半），23日月亮潮和太陽潮近似在同一緯度，三者強(qiáng)疊加，潮汐南北擺動恨大，地球扁率變小，地球自轉(zhuǎn)變快，有利于厄爾尼諾發(fā)展（弱），赤道暖氣流向兩極運(yùn)動加強(qiáng)偏南氣流活動，可激發(fā)地震火山活動和暖空氣活動，有利于霧霾發(fā)生。

潮汐組合E：1月27日為日月大潮，30日月亮赤緯角達(dá)到極小值北緯0.0002度。兩者弱疊加，赤道和兩極潮汐變化較大，地球扁率變大，地球自轉(zhuǎn)變慢，不利于厄爾尼諾發(fā)展（弱），兩極冷空氣向赤道運(yùn)動加強(qiáng)偏北氣流運(yùn)動，可激發(fā)地震火山活動和冷空氣活動，導(dǎo)致沙塵天氣發(fā)生。

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但是，2014年1-2月潮汐組合對霧霾的影響與2013年月有所不同，由于2014-2016年月亮赤緯角達(dá)到最小值，潮汐南北震蕩幅度變?yōu)樽钚?，偏北氣流減弱，沙塵天氣減少，其結(jié)果是偏北氣流清除霧霾，偏南氣流激發(fā)霧霾。我們的預(yù)測得到證實(shí)。

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3-5月霧霾以沙塵為主，偏北氣流加強(qiáng)可激發(fā)霧霾發(fā)生，原來的預(yù)測可能需要修正，檢驗(yàn)后發(fā)布結(jié)果，希望事前得到關(guān)注。

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估計(jì)在2023-2025年月亮赤緯角最大值時期正好相反，偏北氣流增強(qiáng)，沙塵天氣增多，其結(jié)果是偏北氣流激發(fā)霧霾。從1960-2012年西安53年長期數(shù)據(jù)來看，霧霾日發(fā)生存在準(zhǔn)7-9年周期震蕩，每7-9年形成一個峰型，這與月亮赤緯角變化18.6年周期的一半有關(guān)。

風(fēng)向和風(fēng)力變化對霧霾的影響可以從圖1和圖2中得到合理解釋。

全球空氣質(zhì)量地圖和全球電磁異常對比

 

 

圖1  2001-2006年間平均全球空氣污染形勢圖

 

 

圖2  霧霾集中在地球電磁異常中心

綜合地球電磁異常中心和大氣對流因素，其結(jié)果與全球空氣質(zhì)量地圖有很好的對應(yīng)關(guān)系。霧霾區(qū)集中在電磁異常中心和帶電離子流動通道與風(fēng)帶疊加地區(qū)（海洋地區(qū)除外）。風(fēng)帶的風(fēng)向異常變化和強(qiáng)度變化對霧霾發(fā)生有重要的影響，是霧霾突發(fā)的原因。

PM2.5高密度地區(qū)的全球分布有六大特征：其一、集中在陸半球，而不是水半球；其二、集中在連成一片的內(nèi)陸地區(qū)；其三、集中在北緯30度線附近，特別是以北緯30°線以北地區(qū)的污染物濃度最大，全球PM2.5最高的地區(qū)在北非和中國的華北、華東、華中全部；其四、全球PM2.5最高的地區(qū)伴隨最大的陸地地震帶——歐亞地震帶走向分布，而最大的環(huán)太平洋地震帶因?yàn)轭l臨海洋，所以PM2.5濃度增大不顯著。其五、霧霾區(qū)集中在電磁異常中心和帶電離子流動通道與風(fēng)帶疊加地區(qū)（海洋地區(qū)除外）。其六、風(fēng)帶的風(fēng)向異常變化和強(qiáng)度變化對霧霾發(fā)生有重要的影響，是霧霾突發(fā)的原因。

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