【科普.轉載】珠三角霧霾問題,責任誰屬?
最近特首有關珠三角霧霾問題責任誰屬的言論,引起社會不少討論。以下是一位在中文大學從事大氣科學研究的朋友(地球系統科學系)所做的分析。我在他同意下轉載這篇文章,並略為簡化,希望大家能容易明白,並從更科學的角度看待這個問題。亦歡迎大家分享,讓更多人知道事實的真相。
懸浮粒子 (PM 2.5) 在大氣中積聚得多,就會降低能見度,形成霧霾天氣。而當天霧霾的出現和消散,主要決定於汽車和發電廠等的污染物排放,以及當時的天氣狀況。圖一是根據珠三角地面測量站 2014-16 年的數據,所繪畫的 PM 2.5 年度平均濃度分佈 (單位為 μg/m³)。珠三角北部城市 PM 2.5 的濃度達 50 μg/m³,是沿海城市的兩倍,亦遠高於世衛的標準 10 μg/m³。這說明包括香港在內的沿海城市污染物排放量比起北部的城市要少得多。即使是吹南風,香港的污染物基本上全年也不可能增加北部城市—例如廣州—的空氣污染,或引致霧霾天氣。相反,北部的污染物擴散並導致香港霧霾天氣的機會就較高。
圖二顯示 2014 年 6 至 8 月季風 (monsoon) 指數與 PM 2.5 的時間序列 [1]。可見當東南季風變強 (紅線高於 0),霧霾 (藍線) 就會傾向減少。使用統計方法可得出季風平均主導了珠三角近兩成的變化,而且季風指數每上升 1 單位,整個珠三角的平均霧霾能下降 2.7 μg/m³。污染較嚴重的城市,污染物濃度能下降得更多。因此,統計上我們能說明南風的出現,能有助整個珠三角的空氣污染減少。這說明南風並不會把香港的污染物吹到內地而增加當地污染。相反,分析結果就與天文台前台長認為夏季天氣不穩定有利污染物擴散、能減低整個地區的污染的說法一致。
圖三和圖四分別畫出季風風向與降雨 (mm/day) 的距平 (anomaly) [2]。研究方法是根據季風指數,把 1998-2016 年 6 至 8 月間屬於季風的日子抽出,並平均當時的天氣數據 [3]。圖中可見珠三角吹強南風時,降雨量比夏季平均值高出每天 10 毫米以上。這說明夏季時東南季風把濕氣帶到珠三角,同時增加對流和引發大量降雨。這些都有利於空氣污染物的擴散和沖洗,阻止霧霾天氣。
影響霧霾的天氣不只一種。使用相同方法,可發現颱風是影響霧霾的另一主要因素。颱風主導了霧霾超過一成半的變化,詳細情況就不贅述了。季風和颱風兩種天氣合共能影響霧霾接近四成的變化,而剩下的變化就可由其他小型天氣,以及本地與區域性的污染物排放解釋。根據以上初步分析,香港污染物導致廣東霧霾的可能性很低。
後記:
我本身不是研究氣象的。我轉載這篇文章的目的,是想指出如要說清楚污染等這類問題的責任,必須依賴認真的科學研究,而不能夠單靠個人的政治取向或喜好評論。香港也有不少出色的氣象研究,例如香港主要的大學及天文台都有從事大氣科學的研究,而科學園也有公司利用高效能電算機模擬及預測空氣污染。如果對空氣污染問題有疑問,我會選擇諮詢這些獨立及專業的科研機構。事實上,很多從事這類研究的人士在修讀學士學位時都是主修物理的,這說明嚴格的數理訓練有助人們開展不同科研領域。
進階參考:
[1] 這是根珠三角夏季的天氣數據,使用主成分分析 (principal component analysis, PCA) 分解珠三角夏季的天氣系統,並製造出夏季東南季風的「指數」。簡單來説,這個指數是PCA其中一個產物,氣象學上稱爲主成分時間序列 (principal component (PC) time series)。利用這個方法可以看到季風的强弱。[2] 距平的是指一個變量與其平均值之差。[3] 方法是把1998-2016年PC time series中的峰值 (PC > +2) 的日期抽出來,這都是夏季季風最強的時候。有了那些日期,便可以畫任何天氣變量在這些日期的平均,氣象學上成爲合成 (composite)。根據這個方法畫了降雨距平(減去夏季降雨平均值)和風向。因此能總結季風出現時的降雨比起夏季降雨平均值高出 10 毫米。
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