雾、霭和霾是几种多见的天气现象。它们都是由大气中悬浮的各种颗粒物造成气象能见度的下降。近年来由于人类活动造成这种低能见度的天气频繁出现,对人民群众的出行和健康造成了很坏的影响,社会对它的关注度也迅速提高。
作为一种天气现象,雾、霭和霾一直是地面气象观测项目的内容之一。对这些现象,国际气象组织也有过明确的规定。在1994年气象出版社出版的“中英法俄西国际气象词典” (这是由国际气象词典编译组译的 WMO International Meteorological Vocabulary 1992) 中,对这些现象就有明确的定义。
雾 :大量微小 (通常在显微镜下才能分辨) 水滴悬浮于空气中的现象,它一般会使地面的水平能见度降低到1 km 以下。
霭 :悬浮在空气中的微小水滴或湿的吸湿性微粒,它能使地面的能见度降低。
霾 :空气中悬浮着的极小的、干的微粒,这些微粒肉眼看不到,数量却非常多,足以使天空变得浑浊。
从上面三个名词的定义可以看出,这三种现象都是由空气中悬浮的微粒所造成的,其结果都是使水平能见度下降或使天空变得浑浊。但在这三种现象中,悬浮的微粒是不一样的。雾是由悬浮的水滴形成;霾是由悬浮的干的微粒形成的;而霭是介于这二者之间,是由微小水滴或湿的吸湿性微粒所形成的,可以说是从霾到雾的过渡阶段。正是由于悬浮粒子的不同,造成它们来源、形成的过程及其物理化学特性都将不同。区分雾、霭和霾这些现象就要从它们的形成过程和物理化学特性等方面去考虑。
从形成过程来考虑,霾是干的气溶胶,可以由其一次源和二次源生成,其中气溶胶的一次源是指直接以颗粒物形式排放到大气中的气溶胶,包括被风扬起的细沙和微尘,海水溅沫蒸发而成的颗粒,火山喷发的散落物,森林或其它生物体燃烧的烟尘,人类燃烧矿物燃料排放的烟尘以及人类的生产和生活过程中排放的灰尘等; 二次源是指排放到大气中的气态污染物,经过复杂的大气化学过程,在大气中生成的气溶胶粒子。而雾是由水滴组成的,它是通过水汽的凝结所形成的,是水汽相变过程的产物。
如果仅仅说到这里,事情似乎是十分简单的。但实际上并非如此,物理学研究己[似乎遗漏了一段话]经非常清楚,在地球大气条件下,不可能由均质核化过程形成微小的云滴或雾滴,它们只能通过异质核化过程形成。 这里所谓水汽的均质核化是指水汽分子自动地结合在一起,形成液态的小水滴; 而异质核化是指水汽分子依附在某一个固体的凝结核上,然后以此为据点,让其它水汽分子不断凝结上来,使滴长大成为一个稳定的小水谪。由于二次源气溶胶的产生也涉及到大气中新生气溶胶粒子的形成,而且很可能也是通过异质核化。这样一来它们和雾滴的形成就没有实质性的差别了,不同的只是雾滴是由水汽的相变,而二次气溶胶则是由其它污染气体,例如硫酸蒸气的相变形成的。
经典的云滴核化理论是由寇拉在1936年完成的,他在研究一个吸湿性粒子起凝结核作用的过程中,综合地考虑了当水汽分子在核上凝结时,由于溶液的浓度造成所要求的平衡水汽压的下降和由于曲率造成的平衡水汽压增加这二个因子,从而给出著名的寇拉曲线。从寇拉曲线可以清楚地看到,在吸湿性粒子刚开始潮解时,由于溶液的浓度很高,其作用大于曲率的作用,因此在相对湿度不到100%的条件下小滴就可以凝结增长。但随着滴的增大,溶液的的浓度迅速减小,其作用以与半径立方成反比的速度减小,而曲率的作用是以与半径一次方成反比的速度减小,因此溶液的影响会很快地减小,曲率的影响逐渐突出,导致所要求的饱和水汽压的迅速增加,出现一个临界的饱和水汽压,一般都要求超过100%。如果环境大气能提供这种过饱和度,那么这个粒子就可以继续凝结增长,形成雾粒子; 如果环境大气不能提供它所需要的过饱和度,那么这个粒子就不能继续增长,其大小将随着大气的相对湿度的变化而变化,这时我们就称它为霭。因此按寇拉的理论推测,要形成雾,大气的相对湿度一定是在100%或更高。
作为一种天气现象,雾、霭和霾一直是地面气象观测项目的内容之一。对这些现象,国际气象组织也有过明确的规定。在1994年气象出版社出版的“中英法俄西国际气象词典” (这是由国际气象词典编译组译的 WMO International Meteorological Vocabulary 1992) 中,对这些现象就有明确的定义。
雾 :大量微小 (通常在显微镜下才能分辨) 水滴悬浮于空气中的现象,它一般会使地面的水平能见度降低到1 km 以下。
霭 :悬浮在空气中的微小水滴或湿的吸湿性微粒,它能使地面的能见度降低。
霾 :空气中悬浮着的极小的、干的微粒,这些微粒肉眼看不到,数量却非常多,足以使天空变得浑浊。
从上面三个名词的定义可以看出,这三种现象都是由空气中悬浮的微粒所造成的,其结果都是使水平能见度下降或使天空变得浑浊。但在这三种现象中,悬浮的微粒是不一样的。雾是由悬浮的水滴形成;霾是由悬浮的干的微粒形成的;而霭是介于这二者之间,是由微小水滴或湿的吸湿性微粒所形成的,可以说是从霾到雾的过渡阶段。正是由于悬浮粒子的不同,造成它们来源、形成的过程及其物理化学特性都将不同。区分雾、霭和霾这些现象就要从它们的形成过程和物理化学特性等方面去考虑。
从形成过程来考虑,霾是干的气溶胶,可以由其一次源和二次源生成,其中气溶胶的一次源是指直接以颗粒物形式排放到大气中的气溶胶,包括被风扬起的细沙和微尘,海水溅沫蒸发而成的颗粒,火山喷发的散落物,森林或其它生物体燃烧的烟尘,人类燃烧矿物燃料排放的烟尘以及人类的生产和生活过程中排放的灰尘等; 二次源是指排放到大气中的气态污染物,经过复杂的大气化学过程,在大气中生成的气溶胶粒子。而雾是由水滴组成的,它是通过水汽的凝结所形成的,是水汽相变过程的产物。
如果仅仅说到这里,事情似乎是十分简单的。但实际上并非如此,物理学研究己[似乎遗漏了一段话]经非常清楚,在地球大气条件下,不可能由均质核化过程形成微小的云滴或雾滴,它们只能通过异质核化过程形成。 这里所谓水汽的均质核化是指水汽分子自动地结合在一起,形成液态的小水滴; 而异质核化是指水汽分子依附在某一个固体的凝结核上,然后以此为据点,让其它水汽分子不断凝结上来,使滴长大成为一个稳定的小水谪。由于二次源气溶胶的产生也涉及到大气中新生气溶胶粒子的形成,而且很可能也是通过异质核化。这样一来它们和雾滴的形成就没有实质性的差别了,不同的只是雾滴是由水汽的相变,而二次气溶胶则是由其它污染气体,例如硫酸蒸气的相变形成的。
经典的云滴核化理论是由寇拉在1936年完成的,他在研究一个吸湿性粒子起凝结核作用的过程中,综合地考虑了当水汽分子在核上凝结时,由于溶液的浓度造成所要求的平衡水汽压的下降和由于曲率造成的平衡水汽压增加这二个因子,从而给出著名的寇拉曲线。从寇拉曲线可以清楚地看到,在吸湿性粒子刚开始潮解时,由于溶液的浓度很高,其作用大于曲率的作用,因此在相对湿度不到100%的条件下小滴就可以凝结增长。但随着滴的增大,溶液的的浓度迅速减小,其作用以与半径立方成反比的速度减小,而曲率的作用是以与半径一次方成反比的速度减小,因此溶液的影响会很快地减小,曲率的影响逐渐突出,导致所要求的饱和水汽压的迅速增加,出现一个临界的饱和水汽压,一般都要求超过100%。如果环境大气能提供这种过饱和度,那么这个粒子就可以继续凝结增长,形成雾粒子; 如果环境大气不能提供它所需要的过饱和度,那么这个粒子就不能继续增长,其大小将随着大气的相对湿度的变化而变化,这时我们就称它为霭。因此按寇拉的理论推测,要形成雾,大气的相对湿度一定是在100%或更高。










