上回书，我们了解了雾霾的主要成分和本质，对气溶胶和空气污染的概念有了简单的了解。本回将为您讲述，雾霾形成的大气环境条件是什么，何时何地的雾霾最为严重。
关键词：科普；雾霾成因；空气污染源
雾霾的形成，本质上是大气污染物富集的过程。污染物来源非常多，上一回我们介绍到，自然污染物有沙尘、海盐，人为排放的污染物有汽车尾气、工业废气、扬尘、烟气等等。
对于人工污染源，可以从很多方面分类：
按人类生产活动内容，分为工业源、农业源、城市生活源；
按排放方式可分为连续源、间歇源、瞬时源；
按照排放的空间形式分为点源、线源、面源、体源；
按照排放位置又可以分为固定源、移动源、无组织源，或者高架源与地面源等等。
烟囱可以视为一种高架点源
影响污染物扩散的因素比较复杂，最直接的因素是风、湍流和降水，间接因素很多而且互有交叉，简单概括为如下几点：
最直接的因素：风、湍流和降水
风大家很熟悉，有风就能让污染物“随风飘逝”。那湍流是什么呢？
湍流实际上是一个流体力学概念。简单的说，湍流是流体的一种无规则运动，比如快艇之后的尾流。虽然从局部看是毫无规则的，但是从整层大气平均来看，运动又具有一定规律性。
正是由于大气湍流的存在，使得大气物质可以在竖直方向上运动，出现对流现象，导致各种丰富多彩的天气变化。污染物同样也可以通过湍流向四面八方扩散，甚至向上、向下扩散。
如果近地面的风力很小，湍流运动很弱，污染物就会在一个小区域堆积，难以扩散到远处，导致雾霾。
降水的影响显而易见。当出现降水，污染物可以直接沉降到地面，减轻污染。不过，由于雾霾中颗粒物的性质会对降水产生反作用，有时加剧降水，而有时又会让降水变弱，严重污染时，雾霾本身就会抑制降水。因此降水对雾霾的削弱作用并不一定有效。
间接因素之一：温度的垂直分布与层结稳定性
气温的垂直分布，画在坐标图上，称为“廓线”。我们所生活的对流层中，通常气温都是随高度增加而降低的，所以高山上通常比平原更凉爽。
然而，“热胀冷缩”，下层的暖空气相对于上层的冷空气而言密度更小，有上浮的趋势，上层冷空气则有下沉的趋势，于是就形成了“不稳定”。
晴朗夏日的中午，地面温度极高，地面附近的温度随高度递减得很快，局地的大气非常不稳定，下层的暖气块上浮，而上层的冷气块下沉，导致出现雷雨、冰雹等强对流天气。
而在晴朗的夜晚，或者冬季的阴天，地面快速散热冷却，而大气层冷却得较慢，这样就可能出现气温随着高度升高而升高的现象，称为“逆温”。在这种条件下，竖直方向大气极其稳定，基本没有竖直方向上的物质交换，垂直风速为0。污染物排出后无法扩散到高层，而近地面水平风速也不高，从而导致局地大气污染物富集，出现雾霾。
大气的某一层称为“层结”，大气层结的稳定与否，就称为“层结稳定性”。
左边是气温随高度的变化图，右边是对应条件下的烟型
间接因素之二：辐射与云
辐射包括太阳的照射和地面自身的热辐射。地球之所以有适宜人类生存的温度环境，辐射收支的平衡是一个关键。而云的一大作用即在于此。辐射和云对气温的垂直分布和大气稳定度有直接影响，从而影响到污染物的扩散。
云对污染物还有另外一个作用，就是降水。如果产生降水，就可以将大气中的污染物洗刷到地面，减轻污染。
间接因素之三：局地环流条件
局地环流条件不利是是很多大城市容易出现污染的关键。这里介绍几种情况，主要与城市地形有关。
山谷环流
——许多大城市兴建于山脚下，或者山谷中，地势并不开阔。污染物需要垂直输送一定距离才能离开城市，或者只能从一个方向水平输送出城，依赖于山谷风的环流。这样一来，一旦出现逆温，环流被破坏，山峦环绕的城市就会成为一个盖了锅盖的锅，什么污染物质都难以逸出。我国北京、西安、重庆等很多大城市都是这样的情况。
海陆环流
——靠山不利，靠水也不见得有利。沿海（或者大湖大河）的城市，容易遭遇“海岸型熏烟”。这是由于海陆热力性质的差异导致的。海陆风夜间为陆风，白天为海风。晚上城市冷却较快，近地面出现逆温层。清晨，在日照条件下地面逐渐升温，城市的逆温层自下而上被破坏，同时吹起海风，将城市排放的污染物向内陆扩散。逆温层破坏达到烟囱高度时，就会出现熏烟。这种熏烟可以持续数小时之久。
城乡环流
——城市本身由于存在热岛效应，也会与郊区之间产生局地的环流，也即城市风，影响污染物的扩散。近地面，风通常由郊区流向城市。在上升气流比较弱的情况下，城市产生的各种废气就难以排出，堆积在城市内部，导致污染加剧。
三种局地环流示意图，以及海岸型熏烟示意图
间接因素之四：天气形势
这是雾霾天气出现的大环境，也可以说是前面几项的综合。
统计表明，冬春季更容易出现雾霾。这一方面当然是由于冬春季较为寒冷，化石燃料燃烧较多，污染物排放本身较多；但另一方面，大气本身也更容易出现稳定的层结，导致污染物更难扩散。
当然，冬春季的气温较低，所以平均而言大气的湍流运动也比夏季弱得多，更容易出现雾霾。
雾霾天气过程的开始与结束，与天气形势密切相关。下一回将专门为您讲述，雾霾形成与消散过程的天气形势规律，以及如何对空气污染进行监测和预报。
参考文献
[1] 盛裴轩等，《大气物理学》，北京大学出版社
[2] 叶笃正等，《动力气象学》（讲义）
[3] 任保华，空气污染气象学（讲义）
[4] 百科资料
[5] 图片来自网络
（责任编辑：郭晋）
（转载自 石头科普工作室）
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