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过去几千年里,北京的气候总体上可以概括为：冬季严寒北风刮,春季大风沙尘扬,夏季雷雨频袭来,秋高气爽时间促；然而,自从进入新世纪以后,北京的气候慢慢转变为：冬季寒冷灰霾重,春季急促沙尘消,夏季酷热暴雨来,秋高气爽雾霾起.
每到秋冬季,雾霾袭来的时候,北京就进入了“盼风来”模式,人们希望大风骤起,刮走令人窒息的浓重雾霾.其实,何止北京一个城市,全国大多数地区都进入了秋冬春三季“盼风来”的模式.
这的确有些令人困惑：过去那种“冬季严寒北风刮”的大风到底去了哪里？
风从何而来
关于风从何而来,智慧的古代中国人总结为：“热生风,冷生雨.”他们认为,有加热,则容易形成风.现代气象学则把这一机制进行了更为科学的解读：并非有热即生风；而是需要冷热分布不均,才会形成风.以海风为例,夏季太阳炙烤之下,陆地表面升温速度快、温度高,而临近的海洋升温速度慢、温度低,陆地上的空气受热膨胀上升,临近海洋上的空气补充过来,就形成了自海洋吹向陆地的清爽的海风.
我国东部地区处于非常典型的东亚季风区域,风的形成与上面提到的海风形成机制基本类似：冬季大陆严寒,在西伯利亚地区形成严寒而强大的西伯利亚高气压中心,而临近的北太平洋则温暖得多,在北太平洋上形成强大的阿留申低压中心,冷空气从高压区域奔涌而出,因受我国西部地形的阻挡和地转偏向力的作用,从而在东部平原和沿海区域形成强大的偏北风,即为横扫我国东部区域的冬季季风.
我国古人对于季风有长期的记录和描述,现代意义上对于季风的研究则始于20 世纪初.1916 年,竺可桢在《中国之雨量及风暴说》一文中指出：“陆地的比热低,较海洋易热亦易冷,夏季大陆比海洋热,冬季则相反.夏季水冷于陆,近陆的空气浮升,海面稍冷的空气群趋之,因此风常自海而陆；冬季则陆冷于水,大陆上的气压较在海面者为高,故风常由陆至海.这样就形成了季风.”
1933 年,竺可桢在《中国气流之运行》中写道：“ 冬季西伯利亚高气压笼罩亚洲大陆,风从大陆吹入海中；夏季大陆上变成低气压区,风就从海洋吹向大陆；春秋两季都是风的转变时期.”这是最早从现代气象学角度对我国季风区数千千米的风系分布进行的分析.
随着现代观测资料越来越精细,观测手段也更为多样化,人们对我国风系的描述更为准确：冬季强大的偏北风在北纬30°以北,以偏西北风为主；在北纬30°以南,以偏东北风为主,偏北风一直向南横跨整个南海、中南半岛,影响到东南亚、南亚和南半球的气候.
大风减弱了
然而,横扫我国东部的大风在最近二三十年减弱了.以北京为例, 中国科学院大气物理研究所2011 年所做的一项研究发现,1960~2008 年,北京年平均风速每十年降低0.26米/ 秒.具体到每个季节,冬季风速每十年降低0.39 米/ 秒,降幅最大,春季为每十年降低0.3 米/ 秒,夏季为每十年降低0.12 米/ 秒,秋季为每十年降低0.22 米/ 秒.
对于冬季气候严寒的北京而言,风速降低本来应该是一件好事,这意味着,大风肆虐的天数在减少,风和日丽的天气更多；然而,近30 年工业化发展迅速,污染物无序排放导致的空气污染日益严重,每到冬季,不时爆表的污染使得“雾霾”和PM2.5 从气象专业词汇成为了老百姓耳熟能详的口头语.另外一个气象词汇—“静稳天气”也被老百姓所熟知.在无风和弱风的环境里,空气中的污染物不断积累,颗粒物浓度不断升高,造成大气能见度降低,空气质量急剧下降,空气污染问题由此成为近些年来困扰我国不少地方的最大环境问题.
在污染最严重、最需要大风刮走灰霾污染的冬季,风速却降低得最为严重,这真可谓 “屋漏偏逢连夜雨”.此外,不仅平均风速降低了,极端风速（大风）的频率也大幅度降低,尤其是在冬季.在20 世纪的七八十年代,风速降低还出现了一定的突变降低特征.
对北京而言,城市化对风速的降低起到了一定作用；但是,总体而言,城市化对这一时间段的风速降低的作用约为每十年0.05 米/ 秒,只占风速变化的1/5 左右.风速变化更多是受大尺度气候变化的影响.
不仅在北京,整个华北和我国东部大部分地区,在过去几十年都出现了风速减小的趋势,风速减小的特征和数值基本与北京相似.根据一项对全国站点数据做的分析,1969~2000 年,全国平均风速降低了28%,而大风（日平均风速大于5 米/ 秒）日数减少了58%.
这项结论已被众多研究所证实,其中一项研究还指出了一个有趣现象：在那些平均风速比较大的区域,年平均风速、强风速日数和最大风速的数值都有所降低；而在那些平均风速比较小的区域,如青藏高原东南部、黄河中游到我国西南区域,这些地方的风速和强风速日数则有所增加.以上的研究都证实,风速的减小与大尺度的环流变化有关.
风速为何降低了
为什么风速会减小？目前的认识是与大尺度环流有关,尤其是受全球变暖的影响.由于海陆下垫面的属性不同,当发生增暖时,冬季亚欧大陆的升温幅度要高于北太平洋,这使得亚欧大陆和北太平洋之间原本存在的海陆热力差异减弱,从而导致冬季风减弱,最终使得近地面风速减弱.这也是导致空气污染进一步加重的最主要原因.
关于风速降低的原因,有些人认为,是风力发电减弱了近地面风所致；还有人认为,是因为“三北”防护林的建设……这些观点基本上不值一驳.对于东亚上空这支绵延数千千米、宽度上千千米、垂直高度数千米的冬季风而言,无论是风力发电,还是防护林建设,所能影响的范围和强度都非常有限.中国气象局等部门发布过我国陆地风能开发潜力状况,即近地面70 米范围内,能被开发的风能大概是25×108千瓦.目前,全国风力发电装机总量不到这部分潜能的5%.这部分风能在这支绵延数千千米、宽度上千千米、垂直高度数千米的冬季风中所占的能量估计不会超过万分之一；但风速的降幅则达到了28%.更何况,由于近地面源源不断得到来自边界层上层和自由大气的能量补充,风力发电和防护林对我国大范围风速的影响可以忽略不计.
风速或将继续减弱
既然风速对空气污染的轻重具有很大影响,那么未来风速将如何变化？它还会持续减弱吗？
对风速的预估主要依赖于气候模式的模拟.这就意味着, 模拟存在一定的不确定性, 模拟结果主要取决于模式的模拟性能.这方面也有不少的研究, 其中江滢等在2010 年的工作值得关注, 他们的研究结果表明, 大多数模式都预估21 世纪全国平均的年平均风速呈微弱的减小趋势, 并且随着二氧化碳排放量的增加, 年平均风速减小的趋势越显著.
不仅年平均风速降低,大风出现的频率和日数也有显著的降低.冬季最大风速的降低意味着寒潮频次的降低和冷空气活动的减弱,最终依然表现为受全球变暖的影响.
对于天天等风来刮走污染物的北方而言,风速降低绝对不是个好消息.曾有研究将未来气候变化与未来灰霾污染的潜力进行了分析,结果表明,随着风速降低,未来我国大部分区域的环境风刮走污染物的能力均有所降低；与此同时,弱通风的天数增加,这将有助于灰霾污染的形成以及灰霾污染的恶化,京津冀、“长三角”和“珠三角”地区的变化趋势基本一致.
当然,以上结论均基于气候模式,反映在全球变暖背景下的变化趋势.未来趋势变化的可信度受模式模拟性能的影响,同时未来的模拟中并没有真实的火山、太阳活动等影响因子.若基于平均的火山和太阳活动状况,实际的情况自然更为复杂多变.
节能减排是王道
在冬季风速降低的大背景下,不利于污染物扩散清除的不利气象条件将长期存在,这对污染物源减排将起到重要的抵消作用.将治理大气污染的希望放在气象条件改善上显然是一厢情愿,也是不切实际的.中科院大气物理研究所研究员王跃思在多个场合反复强调,我国治理大气污染的重中之重为源头减排.只有加强管理,对无序排放进行有效管控,才能有效改善空气质量.在这一过程中,要涉及产业结构、能源结构和控制技术与社会经济成本等诸多问题,将会是下一步发展的难题,也是新时期改革发展的“硬骨头”.
风速降低带来的环境压力,也从另外一个角度向我们表明了节能减排的重要性.过去100 多年来,人类燃烧化石燃料,向大气中排放了大量的二氧化碳等温室气体,导致温室效应增强,最终带来全球温度的持续走高；并且在未来很长时间内,温室气体的排放量还将继续增加.这除了引起温度增高及全球环流调整的气候变化,也间接导致了各种环境和生态问题：除了我国的雾霾问题以外,还有全球性的极地冰雪融化、海洋酸化、海平面上升、动物食物链遭到破坏、水资源变化等诸多复杂问题.这些都给全球可持续发展带来新的挑战,为全球消除贫困、区域稳定和国际合作等带来新的课题.
只有所有人进行负责任的消费和生产,才能从根本上减小全球变暖的不利影响.我们责无旁贷.
【责任编辑】赵 菲
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参考文献：
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