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霧霾真的是因為風電“偷走”風導致的嗎?

  一入秋冬,霧、霾就開始賣力地刷屏,每個月總會有那麼幾天或者十幾天,天空灰暗,空氣汙濁。身在其中的人們除了焦急地等風來,各類關於霧、霾的話題也甚囂塵上,那麼,事情的真相究竟是怎樣呢?

在不考慮減排措施的情況下,想要消除霾的確隻能依賴天氣本身。風當然不用說,其實雨雪也有淨化空氣的能力。

比如2014年11月24日,本來輕到中度霾的長江中下遊流域,由於普降中到大雨,空氣質量得到明顯提升。因為雨雪天氣有利於空氣中氣溶膠顆粒物的沉降,汙染物被帶回了地麵,空氣質量自然好轉。不過比起大風天氣來說,出現降水的條件更為“苛刻”一些,不僅要有冷空氣還需要有暖濕氣流配合。因此,目前清除霾最經濟有效的辦法還是刮風。

迷思二 城市風道真的可以引風驅霾?

 

 

既然認識了大風對驅散的重要性,當然有不少人就會在這方麵下功夫。有不少專家提議,建設城市風道,將郊區的風引入主城,就可以將霾等汙染物吹走。城市風道真的可以這麼厲害?

現實情況並不樂觀。霧霾天氣的生成必須滿足兩個條件,一個是空氣中汙染物的大量排放,另一個是靜穩天氣。靜穩天氣就意味著大環境是沒有風的,這個尺度通常是幾百上千公裏。巧婦難為無米之炊,城市風道當然也不可能憑空變出風來。

不過,我們也並不否認城市風道的積極作用。從城市規劃和建設的角度來看,城市風道在有風的情況下對加速汙染物擴散,緩解熱島效應還是十分有益的。

迷思三 風力發電是否影響了風速?

 

 

最近有一篇雜誌文章分析北京近些年來頻繁出現霾天氣和平均風速下降有關,而風力減弱的原因則是因為北京上遊地區尤其是內蒙古、河北等地大力發展風力發電所致。事實果真如此麼?

首先要說,北京風力減弱的趨勢,的確是存在的。不過這個變化不僅僅存在於北京,而是全國乃至全球都存在這種變化。究其原因,主要是因為全球變暖和城市化進程。但風力發電對其是否有貢獻,答案是否定的。

  為了搞清楚風電發展和北京風速變小的關係,決定把目光放到更長遠的時間周期中。從上世紀60年代以來,北京的風速在波動中減小。其中,60年代後期到70年代初期,北京的平均風速較大,1972年達到了頂峰(3.2米/秒)。從70年後期開始,北京風速就在減小,1990年減小到了低穀(1.8米/秒)。

 

 

  按照某雜誌報道,風電裝機量主要是2008年以後突飛猛進的,因此在1972年-1990年這段時間風速減小,顯然是不能算在風電頭上的。那麼,2008年風電大發展以後呢?

 

 

 

 

  報道中提到河北張家口地區風電發展迅猛,是“中國風電第一市”,在北京上風口,令人不安。我們選擇了風電場附近相鄰的兩個站點——張家口和張北來進行風速對比,兩地相距40多公裏。如果風電真的對風力有影響,張家口和張北的風速應該減小。事實是2008年風電大發展後,兩地的風速不降反升。

  風電場一般集中在張家口北部的張北、尚義等壩上地區,張家口市處於其下遊。2007-2010年,張北風速增加,張家口沒有變化。如果上遊風電發展導致下遊風速減小的假設成立,那麼2011年張北風速減小,張家口的風速也應該減小,但事實上卻維持不變,尤其是2012-2013年,張北風速有所加大,張家口增速更快。不但沒有因為風電設備增多,拉開差距,反而縮小了差距。由此可見,風電發展對臨近地區風速的影響並不大。

  這個結論從國外的實驗研究也能找到依據。

美國斯坦福大學maria通過建立風電機組葉片與大氣相互作用的動量參數化關係,估算由於大型風電場建設帶來的全球和區域大氣能量的損失。結果表明,如果全部用風能滿足全球對能源的需求,風能開發對1km以下大氣層能量的損失大約0.006%-0.008%,這還是最極端的情況。正常情況下,幾座風力發電廠就想左右風速,無疑是蚍蜉撼大樹。

丹麥科技大學risoe實驗室通過加大中尺度數值模式中的地表粗超度,設置了9000km2範圍的大規模風電場,用數值模擬方法研究大型風電場的局地大氣環境影響效應。結果表明,大型風電場下風向風速減弱的影響經過約30—60公裏的距離以後就可以恢複。因此,風力發電對風速減小的貢獻幾乎可以忽略不計。

迷思四 三北防護林對霾的出現亦有貢獻?

 

 

一些長期生活在北京的網友提出,前幾年,北京最嚴重的天氣是沙塵暴。一刮風就黃土蔽日,飛沙走石,後來經過治理,沙塵少了,霾來了,這兩者之間有關係麼?防治沙塵的三北防護林是不是也防住了可以吹走霾的風?更有人提出,要風沙還是要霾,對北京而言是一個兩難的問題。

這個思路乍一聽挺有道理,但實際上完全沒弄清楚防護林的意義。三北防護林是指在中國三北地區(西北、華北和東北)建設大型人工林業生態工程。建設的原因是因為這片區域包含了我國八大沙漠、四大沙地,是主要的沙源地。

在這些地區種植樹木,可以起到防風固沙,減少水土流失的作用。風還是那個風,但經過的地區由沙漠變為森林,沙塵暴也就無從而起。至於樹林會不會減弱風力,相信看過上一條迷思,你應該能得出正確的結論。

迷思五 霾天氣為什麼偏愛北京?

 

 

霾選中這裏是命運還是巧合?為什麼其他地區的霾都沒有北京嚴重?遷都是否可以徹底解決霾的困擾?

第一,多霾地區的特征非常明顯,人口稠密,經濟發達。毋庸置疑,逐年增多的霾和城市的快速擴張、工業的急劇發展密切相關。

第二,北京,作為中國的首都,特殊的政治地位決定了它及其周邊必定是一個人口稠密,經濟發達的區域。因此,不管遷都遷到哪裏,首都這個特殊屬性是跑不了的。再想想上個世紀的倫敦還有洛杉磯,大都市都容易“招”霧霾。

第三,其實,北京的霧霾並不是中國最嚴重的。每次華北黃淮霧霾天氣來襲,影響最嚴重的地區在河北中南部一帶,這和當地的地形有較大關係。地處太行山東側,如果冷空氣勢力不強,或是路徑偏東,該地區的汙染物就極不容易擴散出去。

但是為什麼感覺北京更嚴重,因為北京不管是在媒體還是普通公眾中關注度更高,無形中就擴大了北京霧霾的影響力,而忽略了其他更為嚴重的地區。

迷思六 被走的霧霾去哪兒了?

北京一刮風,首都人民好喜歡,但南邊的小夥伴就皺著眉頭喊,討厭,霧霾都刮到我們這來啦!更有人拿出物質不滅的強大理論,指出霧霾不是這多一點,就是那多一點,總還是有的。

但事實並非如此,被風吹走的霧霾短時間內也許會“”別的地方,但長久來看,還是“消失”了,因為大氣具有一定的自淨能力。

大氣中的汙染物顆粒會隨著大氣運動稀釋、擴散、氧化。在小範圍內,會從一個地方運動到另一個地方,但隻要吹得足夠遠足夠久,大氣中的汙染物顆粒就會上天入地,有的進入了更高更廣闊的大氣中,有的沉降或是發生變性,落回地麵,塵歸塵、土歸土。

但是大氣的自淨能力也是有限的,想從根本上解決霧霾問題,還是要減少向大氣中排放汙染物。

  節能減排才是王道

  國家氣候中心首席研究員朱蓉表示,近3年以來,京津冀地區的主要大氣汙染物排放量居全國首位,是導致京津冀灰霾天氣頻頻發生的根本原因,風電開發的大氣汙染環境影響可以忽略不計。

  2011年-2013年,河北省機動車氮氧化物和顆粒物排放量均位於全國第一,氮氧化物年排放總量50萬噸-60萬噸,顆粒物年排放總量5萬噸-6萬噸。

  2014年3月8日在十二屆全國人大二次會議記者會上,環保部副部長吳曉青指出,京津冀、珠三角、長三角,單位麵積的汙染物排放強度是全國平均水平的5倍。三大區域占全國國土麵積的8%,但是卻消耗了全國煤炭的43%,其中以京津冀為最大。

  吳曉青稱,重汙染天氣的形成,汙染物排放量大是根本原因,不利於擴散的氣象條件是直接原因,區域汙染和本地汙染的疊加是重要的因素。

  因此,就現階段的持續時間長且覆蓋範圍大的重汙染天氣來說,風電開發的大氣汙染環境影響可以忽略不計。

  在目前的氣候背景下,大力推動節能減排,降低汙染物的排放才是真正的王道,不應醜化和扼殺風力發電,而是應該更加支持風力發電的健康發展。隻有做到這個,霾才不會常態化,apec 藍也不是曇花一現。

 

 

 

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