呼嘯的大風哪去了

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，北京的氣候慢慢轉變為：冬季寒冷灰霾重，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，全國大多數地區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

關于風從何而來，智慧的古代中同人總結為：“熱生風，冷生雨。”他們認為，有加熱，則容易形成風?，F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。

我國東部地區處于非常典型的東亞季風區域，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，冷空氣從高壓區域奔涌而出，因受我國西部地形的阻擋和地轉偏向力的作用，從而在東部平原和沿海區域形成強大的偏北風，即為橫掃我國東部區域的冬季季風。

我國古人對于季風有長期的記錄和描述，現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，風就從海洋吹向大陸；春秋兩季都是風的轉變時期?！边@是最早從現代氣象學角度對我國季風區數千千米的風系分布進行的分析。

隨著現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現，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，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，風速降低本來應該是一件好事，這意味著，大風肆虐的天數在減少，風和日麗的天氣更多；然而，近30年工業化發展迅速，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從氣象專業詞匯成為了老百姓耳熟能詳的口頭語。另外一個氣象詞匯——“靜穩天氣”也被老百姓所熟知。在無風和弱風的環境里，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，在過去幾十年都出現了風速減小的趨勢，風速減小的特征和數值基本與北京相似。根據一項對全國站點數據做的分析，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）日數減少了58%。

這項結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象：在那些平均風速比較大的區域，年平均風速、強風速日數和最大風速的數值都有所降低；而在那些平均風速比較小的區域，如青藏高原東南部、黃河中游到我國西南區域，這些地方的風速和強風速日數則有所增加。以上的研究都證實，風速的減小與大尺度的環流變化有關。

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流有關，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。

關于風速降低的原因，有些人認為，是風力發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……這些觀點基本上不值一駁。對于東亞上空這支綿延數千千米、寬度上千千米、垂直高度數千米的冬季風而言，無論是風力發電，還是防護林建設，所能影響的范圍和強度都非常有限。中國氣象局等部門發布過我國陸地風能開發潛力狀況，即近地面70米范圍內，能被開發的風能大概是25×108千瓦。目前，全國風力發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千千米、寬度上千千米、垂直高度數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。

風速或將繼續減弱

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年的工作值得關注，他們的研究結果表明，大多數模式都預估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，大風出現的頻率和日數也有顯著的降低。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，結果表明，隨著風速降低，未來我國大部分區域的環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”地區的變化趨勢基本一致。

當然，以上結論均基于氣候模式，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，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量。在這一過程中，要涉及產業結構、能源結構和控制技術與社會經濟成本等諸多問題，將會是下一步發展的難題，也是新時期改革發展的“硬骨頭”。

風速降低帶來的環境壓力，也從另外一個角度向我們表明了節能減排的重要性。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，導致溫室效應增強，最終帶來全球溫度的持續走高；并且在未來很長時間內，溫室氣體的排放量還將繼續增加。這除了引起溫度增高及全球環流調整的氣候變化，也間接導致了各種環境和生態問題：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發展帶來新的挑戰，為全球消除貧困、區域穩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，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