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从能源结构看成都雾霾

▲12月4日上午10时全国的AQI

雾霾是雾和霾的统称。雾是因水汽凝结导致水平能见度低于1000米的天气现象,主要成分是水,常呈乳白色,它本身并不是污染。霾主要是由空气中的污染物导致,即空中悬浮的大量细微颗粒物使水平能见度低于10 000 米的天气现象,常呈灰色或黄色。气象上区别雾和霾主要是依据能见度大小和相对湿度的高低。有雾的时候往往大气比较稳定,而稳定的大气容易使污染物聚集,所以大雾天气通常伴随着或轻或重的污染状况,即雾霾天气。

然而,冬季来临,雾霾频发,你知道秋冬季节易发雾霾是为什么吗?

主要原因有两个

气象条件来讲,大气流在冬季活动明显变少,空气流动更少,导致污染物不容易被扩散。说简单点啊,就是风太小,污染物吹不走。其次是冬季空气有点干燥,雨下的少了,污染物沉降不下来。

小编以成都为例,实力分析一波。由于成都平原位于四川盆地水盆中央,这样的地理位置,导致成都境内气象条件呈风速小、云雾多、湿度大、中性及稳定性天气多、逆温出现频繁且强度高等气象特征,此为先天不足,所以雾霾易发。

科普小知识

什么是逆温?

▼▼▼

正常情况下,近地面的大气中,高度越高气温越低,这个平时很容易感受到,比如山顶气温比山脚冷。但在有些时候,会出现在一定的大气层范围内,高度越高、气温也越高的“逆温层”。

逆温层往往出现在傍晚。夜晚没有了阳光照射,地面无法吸收热量,反而要放出热量,这种辐射冷却使得近地面空气迅速降温,而离地较远的空气虽然也在降温,却降得比较慢,由此形成了逆温层。冬天太阳辐射弱,地面散发的热气少,热气上升的高度就低,逆温层距离短,空气就堆在那里动不了,所以冬季更容易形成逆温。

逆温层一形成,完蛋了,轻的暖空气在上面,重的冷空气在下面,这个结构很稳定。于是暖空气就像一个盖子一样盖在城市上空,如果没有对流又没有大风,污染物全都被堵在城市里,积累到一定程度,就成了雾霾。

先来看看成都的雾霾到底是个什么情况:

▲空气质量等级颜色指示表

▲图中的颜色对应上一图的指示颜色

成都每年的9月到次年的1月份左右这个时间段空气污染明显严重得多,以16年8月为例,大概整月优良天气一半都不到(绿色和黄色部分)。

解释起来无非也是上面说的几大原因。

▲秋冬季节的风速明显小于夏季,降雨量就更不用说了

上图可以看出成都年平均风速多在1~1.5 m/s, 静风(风速<1m/s)频率占全年的33%~51%。风速越大, 污染物越容易扩散, 空气污染程度越低, 反之, 越小, 污染物越容易聚集, 空气污染程度就越高。成都地区静风频率高, 同时云雾多, 不利于城市上空有害气体的扩散和稀释。在静风条件下, 风便失去了扩散烟气的作用, 城市上空会出现逆温层(成都冬季逆温频率很高, 达42%, 且多出现在50~200 m以下地区),这更加剧了地面空气的污染程度, 对城市人居环境危害较大。

至于冬季雨水少这件事,不多说,大家都知道。

污染物总量变多。冬天天冷了,除了穿得厚,能源也用的多了,烧煤的也多了,化石能源燃烧产生大量污染物,这一点在北方(京津冀地区)体现的尤为明显。

冬季耗能增加这件事,讲道理成都雾霾严重主要还是地理环境影响比较大,化石燃料燃烧真的不算多,北方冬季雾霾频发原因,除去气象学上的影响,另一主要因素就是取暖烧煤,燃煤产生大量污染物,污染物急剧增加来不及扩散,这个燃煤污染的力度可跟我们吃烧烤那一丢丢炭火不是一个数量级的哟。说到这个就不得不说我国能源结构问题了。

请看下图

看得出来我国在能源消耗总量上还是比美国要多一些的,毕竟我们人多。

从图中我们能够看出,印度、南非和中国三个地区的原煤能源占比是最高的(图中黑线区域)。

来看看下图

▲全球空气污染颗粒分布图

这个图看得出中国、印度还有南非是污染最严重的区域。作为一个未来的超级大国,我国的能源结构还有许多需要调整的地方,比如天然气和核能发展严重不足(当然天然气受自身资源影响可以谅解),原煤占比过大等问题。

▲用于产生电力部分的能源里面70%以上为火电(燃煤)

煤炭、石油、天然气是主要的石化能源,三种能源废气的排放对空气污染的影响程度非常高,其中以煤炭最为明显。

目前,我国能源消费仍以煤炭为主,在能源消费总量中其占比60%以上。水电、核电等清洁能源的比重低。

说到水电就不得不提一下巴西了,水力再生占比整个能源结构快30%了,关键是人家天然气和再生能源做得好。

不过你得注意了!这儿占比是整个能源总量的,我换个说法你就知道了:巴西全国水力发电占整个电力结构的70%以上(前几年更是一度飙到80%以上)!

显然,这样的能源结构带来的环境效益也是杠杠的,即使是圣保罗这种人口超千万、汽车保有800万以上的大都市,其空气质量也要比成都好得多:

▲圣保罗市是巴西和南美洲最大、最现代化的工业、交通中心

亲爱的读者们,你们看出来什么情况了吗?为什么圣保罗雾霾天气发生在4到6月份呢?因为巴西在南半球,跟我们北半球是反着的,这个时候也正是他们的秋冬季节,话又说回来了,最近圣保罗也因机动车尾气污染而闹得沸沸扬扬,毕竟汽车保有量大。

▲圣保罗不仅空气不错,绿化也很不错

经分析可见,我国能源消费依旧严重依赖煤炭,其燃烧直接对空气质量破坏,引发大规模的雾霾天气,而且雾霾冬天比夏天严重。能源结构的不合理,再加国家城市化进程和经济的快速发展使得工业排放的各种大气污染物大量产生,使我国不能尽快从雾霾的影响中脱离出来,说明要根治雾霾还有很长的路要走。



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