霧霾筆記（1）

關於霧霾問題，最近搜集並整理了一些資料。第一篇筆記，關於什麼是霧霾及霧霾的成因。

一、什麼是霧、霾？

霧與霾分別是國際通用定義的34種天氣現象中的第13種和第28種。這34種天氣現象按類別列表如下：

在9種視程障礙現象中，當前保留觀測和記錄有霧、輕霧、霾、沙塵暴、揚沙和浮塵6種，分別定義如下：

1）霧（fog）：在水氣充足、微風及大氣層穩定的情況下，接近地面的空氣冷卻時，空氣中的水汽凝結成微小的水滴懸浮於空中，使地面水平能見度小於1.0千米。可具體分為三個等級：霧（0.5千米≤能見度＜1.0千米）、濃霧（0.05千米≤能見度＜0.5千米）及強濃霧（能見度＜0.05千米）。在9種視程障礙現象中，當前保留觀測和記錄有霧、輕霧、霾、沙塵暴、揚沙和浮塵6種，分別定義如下：

2）輕霧（mist）：舊稱「靄」，指微小水滴或吸濕性粒子所構成的灰白色的稀薄霧幕，使水平能見度在1～10千米。

3）霾（haze）：空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子也能使大氣混濁，視野模糊並導致能見度惡化，如果水平能見度小於10千米時，將這種非水成物組成的氣溶膠系統造成的視程障礙稱為霾或灰霾。

4） 沙塵暴（dust storm）：沙塵天氣的一種。強風揚起地面的沙塵，使空氣混濁，水平能見度小於1千米。

5）揚沙（blowingnsand）：沙塵天氣的一種。風將地面沙塵吹起，使水平能見度在1～10千米之間。

6）浮塵（suspendedndust）：沙塵天氣的一種。多發生在揚沙或沙塵暴之後，在無風或平均風速≤3 m/s的天氣條件下，大量沙塵浮游在空氣中，使水平能見度小於10千米。

按視程障礙現象的成因，可將上述6種天氣現象分為：霧與輕霧，霾，沙塵暴、揚沙和浮塵三類。其中，霧與輕霧主要由「微小水滴或吸濕性粒子」形成，霾主要由「細微干顆粒」形成，而沙塵天氣則由「風從地面揚起的沙塵」形成。針對近年常見的霧霾天氣，則可按相對濕度及水平能見度對霧、輕霧及霾三類天氣現象加以區分，如下圖所示：

主要參考及拓展閱讀：

百度百科：天氣現象_百度百科

漠北：霧霾算不算天氣？ - 漠北的回答 - 知乎

陳醉：沙塵暴是否比霧霾好治理？ - 陳醉的回答 - 知乎

二、霧、霾的形成條件

1. 霧的形成條件有三：冷卻、加濕及有凝結核。按其成因又可分為輻射霧、平流霧、混合霧及蒸發霧四種。另外需要指出的是，霧本身不是污染，但產生霧的大氣環境處於比較穩定的狀態。此時空氣中的污染物不易向外擴散，造成集聚效應，從而可能使得污染越來越重。

2. 霾的形成條件則相對複雜，可用下述水箱模型來描述：

從上述概念模型中可以看出，污染物濃度的變化主要取決於以下幾個因素：

1）水箱存水量

其可在很小的值與水箱總體積之間變化，與大氣逆溫及縱向擴散條件有關。

縱向擴散條件越差，水箱存水量越少，污染物濃度越高。

2） 輸運因素及

分別代表單位時間內周邊地區向水箱的輸運量及輸運的污染物濃度，前者又與風速及橫向擴散條件有關。

周邊地區單位時間輸運過來的污染物越多，水箱內部污染物濃度越高。

3）水箱內一次顆粒物及氣體前體物產率pp/pv

水箱內污染物產率越高，污染越嚴重。而霧霾主要來源於氣體前體物轉化而來的二次顆粒物。這些氣體前體物主要包括NOx，SO2，NH3和VOC。

4）水箱內氣體前體物的轉化速率vv

其與水箱內部的氣相因素（濕度、溫度及溫度分布）及化學條件（水分、顆粒物及前體物種類與濃度）密切相關。

模型的簡化版本

漠北專欄文章：[雜談]讓我們再來談談霾

關於霧霾歷史及逆溫層的拓展閱讀

漠北專欄文章：[觀天]霧與霾，就在那裡，不離，不棄。