大規(guī)模風(fēng)電開(kāi)發(fā)對(duì)城市大氣環(huán)境污染影響的初步研究（圖表）

　　風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)使下風(fēng)向風(fēng)速減弱、湍流強(qiáng)度增強(qiáng)。為考察河北、張北、承德地區(qū)以及外圍的內(nèi)蒙古地區(qū)高速的風(fēng)電發(fā)展是否會(huì)造成下游地區(qū)較大范圍內(nèi)風(fēng)速減弱，從而影響北京市大氣污染物的擴(kuò)散，本文在河北北部及周邊內(nèi)蒙古區(qū)域內(nèi)選擇了與風(fēng)電場(chǎng)集中建設(shè)區(qū)域較近的11個(gè)氣象站，另外還選擇了受周邊環(huán)境變化影響較小的北京密云氣象站，研究1961年－2013年氣象站觀測(cè)風(fēng)速的長(zhǎng)年變化（圖3）。從圖3可以看出，1961年－2013年12個(gè)氣象站10m高度年平均風(fēng)速總體上都呈下降趨勢(shì)。內(nèi)蒙古四王子旗、化德，河北張北、懷來(lái)和樂(lè)亭的地面風(fēng)速在60年代末和70年代初較長(zhǎng)年平均明顯偏高，70年代末以后風(fēng)速一直趨于減弱。其他各氣象站的地面風(fēng)速長(zhǎng)年代變化不是很明顯，但總體上也是呈減弱的趨勢(shì)。表1列出了12個(gè)氣象站1961年－2013年平均地面風(fēng)速的長(zhǎng)年變率，可以看出，地面風(fēng)速減弱最快的是內(nèi)蒙古四王子旗和河北張北，大約每年減小0.047m/s；其次是內(nèi)蒙古化德和河北樂(lè)亭，分別為0.040m/s/a和0.042m/s/a；年平均地面風(fēng)速減弱最慢的是河北圍場(chǎng)和豐寧，均為0.006m/s/a。氣象站地面風(fēng)速減弱的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)形成的原因，有氣候變化背景的作用，也有城市化給氣象站周邊環(huán)境帶來(lái)的影響因素?？傮w來(lái)看，12個(gè)氣象站地面風(fēng)速的變化基本上是漸進(jìn)的，沒(méi)有看出有外力影響下的突變。尤其是在2006年－2010年風(fēng)電開(kāi)發(fā)突飛猛進(jìn)期間，12個(gè)氣象站均沒(méi)有出現(xiàn)風(fēng)速減弱速度加快的現(xiàn)象。這說(shuō)明河北北部及周邊內(nèi)蒙古區(qū)域內(nèi)目前規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)，對(duì)整個(gè)區(qū)域的地面風(fēng)速變化沒(méi)有明顯影響。
　　京津冀地區(qū)污染氣象條件的長(zhǎng)期變化
　　通風(fēng)量是描述大氣對(duì)污染物稀釋擴(kuò)散能力的污染氣象參數(shù)，數(shù)學(xué)表達(dá)為：

　　即在混合層高度內(nèi)，風(fēng)速與高度乘積的總和，表達(dá)了大氣動(dòng)力與熱力的綜合作用對(duì)大氣污染物的清除能力。式中VE表示通風(fēng)量，是一個(gè)通量的概念，單位m2/s；u表示近地層風(fēng)速，它隨距離地面的高度而變化，單位m/s；H為混合層高度，與大氣穩(wěn)定度和地面風(fēng)速有關(guān)，單位m。通風(fēng)量大，說(shuō)明大氣可容納污染物的空間大，也就是有利于污染物的擴(kuò)散；通風(fēng)量小，說(shuō)明混合層高度低且水平風(fēng)速小，大氣可容納污染物的空間小，擴(kuò)散能力差，容易導(dǎo)致污染物聚集，造成大氣污染。

　　采用北京市、天津市和石家莊市1961年－2013年地面觀測(cè)定時(shí)資料，計(jì)算每天北京時(shí)02、08、14和20共4個(gè)時(shí)次的大氣穩(wěn)定度、混合層高度和通風(fēng)量，然后逐一求取月平均通風(fēng)量。圖4為冬季（12月、1月－2月）北京市、天津市和石家莊市月平均通風(fēng)量長(zhǎng)年變化趨勢(shì)，可以看出，從1961年－2013年北京市和石家莊市冬季月平均通風(fēng)量都有下降的趨勢(shì)；天津市從1961到上世紀(jì)80年代以前，冬季月平均通風(fēng)量變化呈下降趨勢(shì)，從21世紀(jì)初開(kāi)始，冬季月平均通風(fēng)量變化呈上升趨勢(shì)。此外，石家莊市大氣對(duì)污染物的稀釋擴(kuò)散能力明顯比北京市和天津市差。在通風(fēng)量總體降低的變化趨勢(shì)下，如果城市建設(shè)規(guī)模、人口、機(jī)動(dòng)車(chē)以及燃煤消耗等都還在不斷增長(zhǎng)，當(dāng)大氣污染物排放達(dá)到或超出大氣環(huán)境容量時(shí)，城市空氣質(zhì)量就會(huì)對(duì)氣象條件高度敏感。只要連續(xù)兩三天出現(xiàn)不利擴(kuò)散天氣條件，大氣污染物就在空中聚集，通過(guò)二次化學(xué)反應(yīng)生成更多的細(xì)粒子，這之后天氣條件有小的好轉(zhuǎn)，也不足以清除已聚集的大氣污染物，持續(xù)數(shù)天的霾就是這樣發(fā)生的，直到一次強(qiáng)冷空氣過(guò)境或出現(xiàn)有效降水，才能徹底將污染物清除。從圖4可以看出，在2006年－2010年河北北部風(fēng)電高速發(fā)展期間，北京市、天津市和石家莊市的通風(fēng)量變化沒(méi)有出現(xiàn)明顯加快減弱的現(xiàn)象，說(shuō)明目前河北北部風(fēng)電開(kāi)發(fā)對(duì)京津冀地區(qū)的重污染天氣的形成沒(méi)有構(gòu)成影響。
　　國(guó)家氣候中心研究得到的京津冀重污染天氣的氣候?qū)W成因還有：冬季降水日數(shù)明顯減少；不僅地面風(fēng)速減小，高空風(fēng)速也在減小；對(duì)流層底層垂直逆溫增強(qiáng)；相對(duì)濕度長(zhǎng)年變化也呈減小的趨勢(shì)，造成霧日數(shù)減少、霾日數(shù)增加。