風減弱，毛毛雨減少，為什么？

王曉冰

過去，城市人的浪漫生活方式之一是在毛毛雨中散步，可惜的是，現在城市中的毛毛雨成為了稀有之物。同時，北方城市受大風之害的機會也減少了。老北京人都知道，一年兩場風，一場刮半年。但現在北京人感嘆，北京的風真的小多了。不僅北京，全國的風速都在減弱。這是為什么？

盡管可以把綠化視為城市風速變小的一個原因，但如果結合毛毛雨的減少，就要指向人類的活動，主要是溫室氣體排放和污染造成了風減弱，毛毛雨稀少。

風的形成

風是水平運動的空氣，自然界中風的形成有幾個要素。一是水平氣壓梯度。氣壓梯度是一個向量，由高壓指向低壓，數值等于單位距離內的氣壓差。水平氣壓梯度的單位通常用百帕（hPa）/赤道度表示（1赤道度等于在赤道上經度相差1度間的距離，約為111千米）。水平氣壓梯度很小，一般為1百帕/赤道度～3百帕/赤道度。從高壓流向低壓的氣流就形成了風。

風形成的第二個因素是受地球自轉偏向力影響。空氣在轉動的地球表面按水平氣壓梯度方向運動的同時，會受到地球自轉偏向力的影響。地球自轉偏向力的方向在北半球指向物體運動的右方，在南半球指向物體運動的左方。地球自轉偏向力的大小也能影響風的大小和風速。

此外，風還受慣性離心力的影響。由于地球是圓的，當空氣做圓周曲線運動時必然受到慣性離心力的作用。慣性離心力的方向和空氣運動方向垂直。地球上各種物體對風會產生摩擦力，也會影響風力和風速。摩擦力分為內摩擦力和外摩擦力。內摩擦力是在速度不同或方向不同的相互接觸的兩個空氣層之間產生的一種相互牽制的力，主要通過湍流交換作用使氣流速度發生改變，也稱湍流摩擦力，作用很小。外摩擦力是空氣貼近下墊面運動時，下墊面對空氣運動的阻力。它的方向與空氣運動方向相反。一般海洋上摩擦力小，陸地上摩擦力大，所以海上風大，陸上風小。

顯然，風形成的主要原因是水平氣壓梯度的大小，這是由溫差的作用產生的，地球上各緯度所接受的太陽輻射強度不同形成了較大的溫差。太陽輻射的大小又以太陽高度角（太陽光的入射方向和地平面之間的夾角）來衡量，太陽高度角愈大，太陽輻射強度愈大。同一束光線，直射時，照射面積最小，單位面積所獲得的太陽輻射較多;反之，斜射時，照射面積大，單位面積上獲得的太陽輻射較少。

風力發電機

在赤道和低緯度地區，太陽高度角大，日照時間長，太陽輻射強度大，地面和大氣接受的熱量多，溫度較高;而高緯度地區太陽高度角小，日照時間短，地面和大氣接受的熱量小，溫度低。高緯度（南北極）與低緯度（赤道）之間的溫度差異便形成了南北之間的氣壓梯度，使空氣產生水平運動，風沿水平氣壓梯度方向吹，即氣流從高壓向低壓方向移動。

在風形成后，風的大小和速度則主要受摩擦力（主要是外摩擦力）、季節等的影響。如海洋和海峽能改變氣流運動的方向，還能使風速增大，而丘陵、山地使風速減少，孤立山峰卻因海拔高使風速增大。另外，季節和海陸差異也對風速產生影響。在冬季，大陸比海洋冷，大陸氣壓比海洋高，風從大陸吹向海洋。夏季相反，大陸比海洋熱，風從海洋吹向內陸。因此，這種隨季節轉換的風也稱為季風。

另外，在山區白天風由谷地吹向平原或山坡，稱為谷風;在夜間風由平原或山坡吹向谷地，稱為山風。這是由于白天山坡受熱快，溫度高于山谷上方同高度的空氣溫度，坡地上的暖空氣從山坡流向谷地上方，谷地的空氣則沿著山坡向上補充流失的空氣。夜間，山坡因輻射冷卻，其降溫速度比同高度的空氣快，冷空氣沿坡地向下流入山谷。

為何風變小了？

顯然，地球上不同地方的溫度差造成了水平氣壓梯度，從寒冷高壓地方到溫暖的低壓地方的空氣流動就成為了風。由溫差產生的大氣環流是信風和季風形成的主要原因，因此，溫度的改變也直接影響到風力的大小和風速。從這個原理出發，一些研究人員認為，人類行為造成的溫室氣體排放減少了風，也減緩了地球上的風速。

多年來，人類使用和消費化石燃料等讓全球氣溫升高，尤其是北極地區溫度升高。2010年，美國《科學》雜志發表的一篇論文指出，北極地區的平均溫度比理論分析值要高出1.66℃，是近2000年來的最高水平。北極圈的溫度升高了，使得北極和赤道之間的溫度差減少，風速就變小了。

當然，人類的活動不只是讓氣溫升高，還建造了對風速產生影響的高樓大廈群，從而減弱了風速。地球上的陸地主要集中在北半球，在陸地的沿海地區人們建造了無數比森林高得多的城市高層建筑，人為地阻擋陸海之間的季風循環，這也是北半球最近30年風速減慢的人為原因。同時，陸地密布的高架橋、高速公路、高速鐵路等也加大了摩擦力，減慢了內陸風速。還有一個意想不到的原因是，風力發電機利用風能發電，也會減慢風速，這也是風能利用的另一個結果。

霧霾

法國氣候與環境科學實驗室的羅伯特·瓦塔德等人分析了歐洲、亞洲、北美的820多個氣象觀測點的數據后發現，從1979年到2008年，大部分地方的風速都有所下降，風速下降幅度介于5%～15%之間。研究人員認為，風速下降可能有多種原因，比如氣候變化可能影響了氣流的傳統活動模式，導致風速下降。一些地方的森林植被恢復和增長使得地球表面更為“粗糙”，也會起到降低風速的效果。

中國氣象局國家氣候中心氣候研究開放實驗室發布的《近50年中國地面變化氣候特征》顯示，全國年均風速經歷了明顯減弱的趨勢，2013年《中國氣候變化監測公報》指出，1961～2013年，我國從西北到東北以及東南沿海地區平均風速呈顯著降低趨勢，50年間降幅為3米/秒。從20世紀70年代至今，上海近地風速呈下降趨勢，平均每年下降0.031米/秒，北京則每年下降0.014米/秒。

而且，如果加上季節性影響，例如，在冬季海洋與亞歐大陸的溫差減少，形成風的水平氣壓梯度減小，風速在冬春季節減小則尤為明顯。總之，溫室效應和高樓大廈等方方面面的原因阻礙了風速，才讓城市人明顯感到風減少了也減弱了。

毛毛雨為何也少了？

城市毛毛雨的減少也與大氣污染、溫室效應有聯系，不過，對關聯度的大與小和直接與間接關系有不同的看法。

要回答城市中的毛毛雨為何減少了，需要從3種物質或現象及其相互之間的關系來說明。這3種物質就是氣溶膠、云和降水（主要表現為降雨）。氣溶膠是液態或固態微粒在空氣中的懸浮體系。它們能作為水滴和冰晶的凝結核、太陽輻射的吸收體和散射體產生作用，并參與各種化學循環，是大氣的重要組成部分。霧、煙、霾、輕霧（靄）、微塵和煙霧等，都是大氣氣溶膠。

氣溶膠分天然和人為的兩種。天然氣溶膠包括自然的森林燃燒、沙塵暴等產生的煙、霾等。人為氣溶膠最常見的是城市中的工業廢氣、燃煤廢氣、汽車尾氣等。人為氣溶膠有些是一次性形成，有些經過物理、化學作用二次形成。如工業排放氣體可經太陽光照射形成粒子，成為氣溶膠。很多以氣體形式排放的污染物，如二氧化硫、二氧化氮等最后都形成氣溶膠。大氣中包括PM2.5或PM10（直徑在2.5微米以下或10微米以下）的微小懸浮粒子，都可以造成霧霾天氣。

霧霾天氣又對云和降雨產生不同影響。地球上的降雨形成經過是，太陽照射地面，地面升溫，氣流經加熱變輕，氣團上升，隨著高度升高，氣團又逐漸變冷，不飽和的水汽逐漸相互結合凝結，最終變成細小水滴，由細小水滴所組成的云體稱為水成云，水成云內如果具備了細小水滴增大為雨滴的條件，并使雨滴具有一定的下降速度，這時降落下來的就是雨或毛毛雨。

但是，如果大氣中的氣溶膠特別多，形成霧霾或嚴重霧霾，空中的氣溶膠就可吸收太陽能，引起大氣增溫、地面降溫，就不容易形成云，也就抑制了降雨。不過，大氣中的氣溶膠與降雨的關系是，氣溶膠過少和過多都不會引起降雨。氣溶膠吸附水汽是形成云和降雨的根本要素。大氣中沒有氣溶膠，就不能吸附水汽分子而形成云和降雨。另一方面，大氣中氣溶膠太多而水汽含量較少的話，氣溶膠就要互相競爭水汽，雨滴也長不大，不能形成降雨。

但是，如果污染特別嚴重，氣溶膠越積越多，云也越來越厚，就會因為大氣中的對流性云層越來越厚而引發暴雨。在干燥的地區或季節，氣溶膠的增加會進一步抑制降水;而在濕潤的地區或季節，氣溶膠的增加則會增加降水的頻率和強度。這樣，在污染較為嚴重的城市，要么不降水，要么就是暴雨，因此，過去常見的蒙蒙細雨現在已經是稀缺物了。

一項研究表明，從20世紀60年代至今，國內的毛毛雨每10年減少5天，暴雨天氣則每10年增加2天。這種情況與霧霾天氣對云層的影響分不開。

不過，也有研究人員認為，人為的大氣污染導致氣溶膠增多，從而引起毛毛雨減少的說法還需要進一步的觀測才能獲得圓滿解答。不過，毛毛雨變少的情況在經濟發達的大城市最為明顯，開始的時間也與中國工業化、城市化時間相吻合，所以可以推測人為因素在毛毛雨減少方面扮演了重要角色。

但是，人為因素也包括很多，其中城市化造成的熱島效應也可能與毛毛雨減少有關。熱島效應是多重的，除了形成夏季大范圍的高溫天氣外，還會使夏季的降雨發生變化。在熱島效應的影響下，中國長三角地區夏季降雨日數和毛毛雨的日數逐漸減少，但是強降雨的概率增多。這是因為，城市在下風方向出現很強烈的上升氣流。在城市熱島效應比較明顯時，即便高空形成雨滴并下降，如果高空降下的雨滴較小（毛毛雨），在未到達地面就會蒸發散失，滴狀雨滴和毛毛雨就難以形成，所以城市中的毛毛雨也減少了。

對生活的影響

風減弱，毛毛雨減少都與人的行為有關，主要是因人的行為產生過多的污染而引發霧霾、熱島效應等，同時這些現象又互為因果對人們的生活產生不良影響。

霧霾增加讓毛毛雨減少，人們可以不要在雨中行走的浪漫，但是，卻受不了因霧霾和溫室效應誘發的暴雨。

近幾年國內外頻頻發生的強暴雨已經證明了這一點。產生暴雨的主要物理條件是充足的源源不斷的水汽、強盛而持久的氣流上升運動和大氣層結構的不穩定。暴雨常常是從積雨云中落下的，形成積雨云的條件是大氣中要含有充足的水汽，并有強烈的上升運動，把水汽迅速向上輸送，云內的水滴受上升運動的影響不斷增大，直到上升氣流托不住時，就急劇地降落到地面。溫室效應加劇南北極冰川的融化速度，冰川融化導致大量水汽上升。大氣中氣溶膠的增多也促進了這些條件的形成，并讓大氣中的對流性云層越來越厚，引發暴雨，在污染嚴重地區暴雨更嚴重。

另一方面，人類行為造成大量的溫室氣體排放減緩了地球上的風速，也不利于吹散霧霾。盡管所有人都知道，要減少霧霾主要是要減少工業排放、燃煤污染、汽車尾氣排放，以及減少化石能源的使用和減少城市施工產生的揚塵，但在產業結構調整不能一步到位，能源依賴不能馬上離開煤炭，以及在GDP作為衡量發展和政績的主要標準不變的情況下，從短期內來看，霧霾就基本上要靠風吹走。這種情況在霧霾比較嚴重的北京、上海、西安等城市尤為明顯。

每到冬春北京霧霾最嚴重的時期，就需要冷空氣活動頻繁產生的大風來吹散霧霾。因為，受冷空氣的影響，北風比較明顯也比較大，所以污染物很快就被吹散了。但是，如果污染持續下去，日益嚴重，而且溫室效應繼續增強，也就不可能有更多更大的風來吹散霧霾。

污染、霧霾、風、雨等相互交織在一起，互相作用，互為因果，影響人們的生活，也危及人的健康。核心的問題還是要治理污染，減少化石能源的使用，控制溫室效應。如此，才能形成風、雨、藍天和陽光的良性循環。

【責任編輯】張田勘