北京雾霾的根源是风力减弱？

《中国科学报》2016年2月15日第7版刊登了一篇文章《北京雾霾根源于风力衰减》。

我不得不说，这篇文章很难得……地汇集了多个有代表性的雾霾认识误区，方便一次性集中反驳，省得每次零敲碎打单说了。

想先阅读原文请戳：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/2/338141.shtm

懒得读原文的，我摘录一下原文论点：

作者说：“对北京地区雾霾天气形成原因，有关专家进行了源解析工作，得出这样一个结论：机动车、燃煤、工业污染和扬尘是北京地区大气污染的主要来源，也是造成北京地区空气重污染的根本原因。其论谬矣！”

“谬”在哪里呢？作者解释了，北京雾霾的“根本原因则是北方风力衰减、风势过弱”，接着论证了两大因素：“第一大因素，蒙古高压逐渐疲软转弱”“第二大因素，防风固沙林带起到阻风作用。或许还应叠加上内蒙古风力发电方阵”。

之后点题：“…但由于自然风不能由政府立马控唤，所以北京雾霾严重问题，一时无法得到根治。”

令我惊讶的是，这居然是刊登在《中国科学报》上的文章，作者是“中国国际战略学会特邀研究员”。

闲言碎语不多讲，下面逐一反驳。

1.防风固沙林带真能减弱北京的风？

这个说法流行多年，大概逻辑就是说：“三北防护林等的防风固沙林带，虽然拦住了风沙，但也导致吹到北京的风变弱，导致雾霾无法吹散”。

乍一听很有道理是吧？防风林防风林，把风都防住了，当然就没风来吹散雾霾了！

但是，请注意，风和风并不一样，防风林防的是什么风？能吹散雾霾的风又是什么风？

防护林带的主要作用，是固定沙地、保持水土、减缓风蚀、降低扬沙。它所能“防”的风，只是地面上非常浅薄的一层地表风——事实上连这也不能完全防住，只能说是对这层地表风速有所减弱。

而能吹散北京雾霾的，不是一层地表风那么简单，而是大范围的冷空气系统，其南下前锋在850Pha天气图上尚且清楚可见，厚度至少也在1000米以上。

于是大家对比一下，防护林带能有多高？它在冷空气系统这样的庞然大物面前简直是螳臂挡车，怎么可能把冷空气整体风速都降低，以至于到了妨碍吹散雾霾的地步？

——除非冷空气是从西伯利亚踩滑板南下到京的。

2.内蒙风力发电方阵也能减弱北京的风？

fig.via.@铁三老黑熊

这个说法也长盛不衰，大概逻辑就是说“内蒙的风力发电场，消耗了风力，导致吹到北京的风变弱，导致雾霾无法吹散”。

乍一听也很有道理是吧？能量守恒这是常识嘛，风力发电就是把风能转化成电能了嘛，风能少了风力自然就弱了，当然就没风来吹散雾霾了！

但是，又请注意——脱离量级谈影响，都是耍流氓！

风力发电会消耗风力，这不假，但关键在于它到底消耗了多少风力？是不是大到足以导致吹到北京的风都变弱的地步？

这就像医学界经常也说“脱离剂量谈毒性，都是耍流氓”，一个道理。

那么风电到底会消耗多少风能呢？正好我以前找过资料如下：

美国斯坦福大学Maria团队的研究显示，即使——请注意即使是让步假设——即使把全球所有的能源需求都换做风能，大气层1km以下的能量损失也只有0.006-0.008%——大家可以自己估算一下，这其中如果仅考虑内蒙风电场消耗风能的话，按比例折算下来能损失多少？

Maria的研究还显示，尽管在大型风电场的下风向会存在风速减弱现象，但只要经过30-60km的距离就可恢复。——所以，内蒙和北京离多远？

风电会改变气候的传言由来已久，为了辟谣，内蒙古赤峰市曾在2011年组织气象专家发布了《风力发电对气候变化影响的评估报告》，分析了当地3个有风电场的旗县（克旗达里、右旗翁根山、翁旗灯笼河子）和另外7个没有风电场的旗县的气象数据，经过比对发现，它们的风速、气温、蒸发量、降雨量等均在正常范围区间内。

国外也有过类似研究：气象学家Robert Vautard团队，对欧洲2012年全部风力发电场以及未来（至2020年）即将建设的风力发电场，进行了测定。结论显示，风力发电场对气候产生的影响非常微小，甚至不如自然气候本身的变率大。该结果作为通讯文章发表在《Nature》上。

如此，一旦呈现了具体数据，你还觉得“内蒙风电会让北京风力减弱、雾霾加重”像乍一听时那么有道理吗？

3.北京雾霾的根源是风力减弱？

作者写道“由于全球气候变暖，近年来厄尔尼诺效应持续增强，西伯利亚寒潮出现变化，蒙古高压逐渐转弱，风源呈现疲软；……造成高纬度的冷空气不易南下侵入我国北部地区，我国华北地区的冷空气因此而比往年势力变弱。”

首先我要肯定一下作者，在全球变暖的大背景下，我国冬季确实在增温，冬季风确实在减弱，这确实导致了我国霾日数的增加。

——但是！不好意思我要但是了！这对于我国雾霾，只是起到推波助澜的作用，而绝非作者所说的“根本原因”。

雾霾是如何产生的？

首先是人为因素：人类活动所造成的大气污染物的排放，已经远远超过了大气自净化能力；

其次是自然因素：

比如静稳天气或者逆温层，使大气扩散能力降低，污染物无法及时散去，淤积在城市中成为雾霾，这是天气因素。

又比如北京这种三面环山的簸箕型地形特征，不利于大气扩散，这是地理因素。

当然，还有作者提到的冬季风减弱，这是气候变化因素。

好，上述这两种因素，到底哪种才是根本原因？

咱就简单点说，雾霾天时，漂浮在空气中的是什么？是不是污染物？这些污染物打哪儿来的？是自然产生的还是人为产生的？——所以哪个是根本原因？

静稳天气也好、逆温层也好、冬季风减弱也好，这都是再普通不过的天气-气候变化，世界各地都会经历这些天气-气候条件，但是不是每个地区都发生雾霾了？

在污染排放少、空气质量好的地方，无论什么样的天气条件，都不会发生雾霾；而在我国的京津冀、长三角乃至中南大片区域，空气质量已经脆弱到了一遇到静稳天气就会爆发雾霾的地步，这说明什么？

这说明我们天天都处在污染物超标排放的状态下，天气条件一旦发生变化，我们的空气就要崩溃。在这种情况下，你说冬季风减弱才是“根本原因”？

全世界有很多城市都曾经遭遇过、或者正在遭受雾霾，尽管各地的治理方式有所不同，但治理思路都是一致的，那就是控制污染排放。请问有哪个机构哪个实验室哪个科学家会说雾霾的根本原因是自然风减弱？

众所周知，以人类现阶段的科技水准，人工定向加强风是不可能的，人工打破静稳天气和逆温层也是不可能的。但是，控制排放是完全可能的，全世界其它成功治理了雾霾的城市也都是从控制污染排放入手才见效的，没有谁是靠风的。

不如我把话说得再明白点吧：

其实，“近年来我国冬季风减弱、导致霾日数增多”，这本身是一个非常有价值的研究成果，我也听其他科学家介绍过。但是我想说的是，对于同样一个研究结果，如何去解释它，却能体现出很多微妙的含义。

有的科学家解释为，这说明我国的雾霾形势很严峻，因为即使你已经做出一些减排的改善，它的效果也可能被抵消；而如果你不加改善，再叠加上风力减弱的影响，就更是雪上加霜。可见我们治理雾霾的任务是多么紧迫。

而有的人就解释为，这说明雾霾的根本原因是风力减弱，而政府又不能召唤风，所以雾霾问题现在没法根治。

——两相对比，大家自有公断。

4.源解析工作“其论谬矣”？

北京灰霾的主要来源，虽然在不同季节、不同区域、不同污染背景下，会存在比例上的差异，但总体而言，灰霾产生的根源是化石类燃料（如煤炭、汽油等）燃烧排放与工业排放，这已经是不争的事实。

这不是一两篇论文、一两个专家的草率结论，而是一个系统的专业科研方向，是国内外很多实验室、很多科研工作者、成千上万篇论文发表的主流结论。

而这些就被作者轻飘飘一句“其论谬矣”全盘否定。而这样的文章，就堂而皇之地发表在《中国科学报》上？

总结一下：

三北防护林和内蒙风力发电场，都不能减弱北京的风，也不会因此导致北京的雾霾加剧。

北京雾霾的根源是化石类燃料（如煤炭、汽油等）的燃烧排放与工业排放，这是治理雾霾的最根本思路；风力减弱只是起到了一些推波助澜的作用，它绝不是根源，也无法为任何雾霾治理上的失职开脱。

最后说一句，对于科学问题，有两种认识误区：

一种是由于专业知识的欠缺，比如不知道冷空气系统到底有多厚，也不去查查资料，仅凭直觉、提笔就写冷空气能被三北防护林阻挡。

另一种，认为国内外整个大气污染领域的科学家们，历经数载的一系列科研成果，自己只要一拍脑袋一句“其论谬矣”就可以轻松推翻，分分钟送全世界一个surprise——恕我直言，这就不是专业知识欠缺了，这是自我认知出了问题。

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