魏科

過去幾千年里，北京的氣候總體上可以慨括為：冬季嚴寒北風刮，春季大風沙塵揚，夏季雷雨頻襲來，秋高氣爽時間促；然而，自從進入新世紀以后，北京的氣候慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)椋憾竞浠姻仓?，春季急促沙塵消，夏季酷熱暴雨來，秋高氣爽霧霾起。

每到秋冬季，霧霾襲來的時候，北京就進入了“盼風來”模式，人們希望大風驟起，刮走令人窒息的濃重霧霾。其實，何止北京一個城市，全國大多數(shù)地區(qū)都進入了秋冬春三季“盼風來”的模式。

這的確有些令人困惑：過去那種“冬季嚴寒北風刮”的大風到底去了哪里？

風從何而來

關(guān)于風從何而來，智慧的古代中同人總結(jié)為：“熱生風，冷生雨。”他們認為，有加熱，則容易形成風。現(xiàn)代氣象學則把這一機制進行了更為科學的解讀：并非有熱即生風；而是需要冷熱分布不均，才會形成風。以海風為例，夏季太陽炙烤之下，陸地表面升溫速度快、溫度高，而臨近的海洋升溫速度慢、溫度低，陸地上的空氣受熱膨脹上升，臨近海洋上的空氣補充過來，就形成了自海洋吹向陸地的清爽的海風。

我國東部地區(qū)處于非常典型的東亞季風區(qū)域，風的形成與上面提到的海風形成機制基本類似：冬季大陸嚴寒，在西伯利亞地區(qū)形成嚴寒而強大的西伯利亞高氣壓中心，而臨近的北太平洋則溫暖得多，在北太平洋上形成強大的阿留申低壓中心，冷空氣從高壓區(qū)域奔涌而出，因受我國西部地形的阻擋和地轉(zhuǎn)偏向力的作用，從而在東部平原和沿海區(qū)域形成強大的偏北風，即為橫掃我國東部區(qū)域的冬季季風。

我國古人對于季風有長期的記錄和描述，現(xiàn)代意義上對于季風的研究則始于20世紀初。

1916年，竺可楨在《中同之雨量及風暴說》一文中指出：“陸地的比熱低，較海洋易熱亦易冷，夏季大陸比海洋熱，冬季則相反。夏季水冷于陸，近陸的空氣浮升，海面稍冷的空氣群趨之，因此風常自海而陸；冬季則陸冷于水，大陸上的氣壓較在海面者為高，故風常由陸罕海。這樣就形成了季風。”

1933年，竺可楨在《中國氣流之運行》中寫道：“冬季西伯利亞高氣壓籠罩亞洲大陸，風從大陸吹入海中；夏季大陸上變成低氣壓區(qū)，風就從海洋吹向大陸；春秋兩季都是風的轉(zhuǎn)變時期?！边@是最早從現(xiàn)代氣象學角度對我國季風區(qū)數(shù)千千米的風系分布進行的分析。

隨著現(xiàn)代觀測資料越來越精細，觀測手段也更為多樣化，人們對我國風系的描述更為準確：冬季強大的偏北風在北緯30°以北，以偏西北風為主；在北緯30°以南，以偏東北風為主，偏北風一直向南橫跨整個南海、中南半島，影響到東南亞、南亞和南半球的氣候。

大風減弱了

然而，橫掃我國東部的大風在最近二三十年減弱了。以北京為例，中國科學院大氣物理研究所2011年所做的一項研究發(fā)現(xiàn)，1960-2008年，北京年平均風速每十年降低0.26米/秒。具體到每個季節(jié)，冬季風速每十年降低0.39米/秒，降幅最大，春季為每十年降低0.3米/秒，夏季為每十年降低0.12米/秒，秋季為每十年降低0.22米/秒。

對于冬季氣候嚴寒的北京而言，風速降低本來應(yīng)該是一件好事，這意味著，大風肆虐的天數(shù)在減少，風和日麗的天氣更多；然而，近30年工業(yè)化發(fā)展迅速，污染物無序排放導致的空氣污染日益嚴重，每到冬季，不時爆表的污染使得“霧霾”和PM2.5從氣象專業(yè)詞匯成為了老百姓耳熟能詳?shù)目陬^語。另外一個氣象詞匯——“靜穩(wěn)天氣”也被老百姓所熟知。在無風和弱風的環(huán)境里，空氣中的污染物不斷積累，顆粒物濃度不斷升高，造成大氣能見度降低，空氣質(zhì)量急劇下降，空氣污染問題由此成為近些年來困擾我國不少地方的最大環(huán)境問題。

在污染最嚴重、最需要大風刮走灰霾污染的冬季，風速卻降低得最為嚴重，這真可謂“屋漏偏逢連夜雨”。此外，不僅平均風速降低了，極端風速（大風）的頻率也大幅度降低，尤其是在冬季。在20世紀的七八十年代，風速降低還出現(xiàn)了一定的突變降低特征。

對北京而言，城市化對風速的降低起到了一定作用；但是，總體而言，城市化對這一時間段的風速降低的作用約為每十年0.05米/秒，只占風速變化的1/5左右。風速變化更多是受大尺度氣候變化的影響。

不僅在北京，整個華北和我國東部大部分地區(qū)，在過去幾十年都出現(xiàn)了風速減小的趨勢，風速減小的特征和數(shù)值基本與北京相似。根據(jù)一項對全國站點數(shù)據(jù)做的分析，1969-2000年，全國平均風速降低了28%，而大風（日平均風速大于5米/秒）日數(shù)減少了58%。

這項結(jié)論已被眾多研究所證實，其中一項研究還指出了一個有趣現(xiàn)象：在那些平均風速比較大的區(qū)域，年平均風速、強風速日數(shù)和最大風速的數(shù)值都有所降低；而在那些平均風速比較小的區(qū)域，如青藏高原東南部、黃河中游到我國西南區(qū)域，這些地方的風速和強風速日數(shù)則有所增加。以上的研究都證實，風速的減小與大尺度的環(huán)流變化有關(guān)。

風速為何降低了

為什么風速會減小？目前的認識是與大尺度環(huán)流有關(guān)，尤其是受全球變暖的影響。由于海陸下墊面的屬性不同，當發(fā)生增暖時，冬季亞歐大陸的升溫幅度要高于北太平洋，這使得亞歐大陸和北太平洋之間原本存在的海陸熱力差異減弱，從而導致冬季風減弱，最終使得近地面風速減弱。這也是導致空氣污染進一步加重的最主要原因。

關(guān)于風速降低的原因，有些人認為，是風力發(fā)電減弱了近地面風所致；還有人認為，是因為“三北”防護林的建設(shè)……這些觀點基本上不值一駁。對于東亞上空這支綿延數(shù)千千米、寬度上千千米、垂直高度數(shù)千米的冬季風而言，無論是風力發(fā)電，還是防護林建設(shè)，所能影響的范圍和強度都非常有限。中國氣象局等部門發(fā)布過我國陸地風能開發(fā)潛力狀況，即近地面70米范圍內(nèi)，能被開發(fā)的風能大概是25×108千瓦。目前，全國風力發(fā)電裝機總量不到這部分潛能的5%。這部分風能在這支綿延數(shù)千千米、寬度上千千米、垂直高度數(shù)千米的冬季風中所占的能量估計不會超過萬分之一；但風速的降幅則達到了28%。更何況，由于近地面源源不斷得到來自邊界層上層和自由大氣的能量補充，風力發(fā)電和防護林對我國大范圍風速的影響可以忽略不計。

風速或?qū)⒗^續(xù)減弱

既然風速對空氣污染的輕重具有很大影響，那么未來風速將如何變化？它還會持續(xù)減弱嗎？

對風速的預估主要依賴于氣候模式的模擬。這就意味著，模擬存在一定的不確定性，模擬結(jié)果主要取決于模式的模擬性能。這方面也有不少的研究，其中江瀅等在2010年的工作值得關(guān)注，他們的研究結(jié)果表明，大多數(shù)模式都預估21世紀全國平均的年平均風速呈微弱的減小趨勢，并且隨著二氧化碳排放量的增加，年平均風速減小的趨勢越顯著。

不僅年平均風速降低，大風出現(xiàn)的頻率和日數(shù)也有顯著的降低。冬季最大風速的降低意味著寒潮頻次的降低和冷空氣活動的減弱，最終依然表現(xiàn)為受全球變暖的影響。

對于天天等風來刮走污染物的北方而言，風速降低絕對不是個好消息。曾有研究將未來氣候變化與未來灰霾污染的潛力進行了分析，結(jié)果表明，隨著風速降低，未來我國大部分區(qū)域的環(huán)境風刮走污染物的能力均有所降低；與此同時，弱通風的天數(shù)增加，這將有助于灰霾污染的形成以及灰霾污染的惡化，京津冀、“長三角”和“珠三角”地區(qū)的變化趨勢基本一致。

當然，以上結(jié)論均基于氣候模式，反映在全球變暖背景下的變化趨勢。未來趨勢變化的可信度受模式模擬性能的影響，同時未來的模擬中并沒有真實的火山、太陽活動等影響因子。若基于平均的火山和太陽活動狀況，實際的情況自然更為復雜多變。

節(jié)能減排是王道

在冬季風速降低的大背景下，不利于污染物擴散清除的不利氣象條件將長期存在，這對污染物源減排將起到重要的抵消作用。將治理大氣污染的希望放在氣象條件改善上顯然是一廂情愿，也是不切實際的。中科院大氣物理研究所研究員王躍思在多個場合反復強調(diào)，我國治理大氣污染的重中之重為源頭減排。只有加強管理，對無序排放進行有效管控，才能有效改善空氣質(zhì)量。在這一過程中，要涉及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)與社會經(jīng)濟成本等諸多問題，將會是下一步發(fā)展的難題，也是新時期改革發(fā)展的“硬骨頭”。

風速降低帶來的環(huán)境壓力，也從另外一個角度向我們表明了節(jié)能減排的重要性。過去100多年來，人類燃燒化石燃料，向大氣中排放了大量的二氧化碳等溫室氣體，導致溫室效應(yīng)增強，最終帶來全球溫度的持續(xù)走高；并且在未來很長時間內(nèi)，溫室氣體的排放量還將繼續(xù)增加。這除了引起溫度增高及全球環(huán)流調(diào)整的氣候變化，也間接導致了各種環(huán)境和生態(tài)問題：除了我國的霧霾問題以外，還有全球性的極地冰雪融化、海洋酸化、海平面上升、動物食物鏈遭到破壞、水資源變化等諸多復雜問題。這些都給全球可持續(xù)發(fā)展帶來新的挑戰(zhàn)，為全球消除貧困、區(qū)域穩(wěn)定和國際合作等帶來新的課題。

只有所有人進行負責任的消費和生產(chǎn)，才能從根本上減小全球變暖的不利影響。我們責無旁貸。

[責任編輯]趙菲