城市群有绕流效应 北京风力减弱探因

  • 来源:环境与生活
  • 关键字:绕流效应,风力,雾霾
  • 发布时间:2016-01-27 09:19

  北京曾经是一座经常刮风的北方城市,然而到如今,担忧风沙紧逼北京城的声音不知不觉慢慢变小了,渴望北京能刮风除霾,认为北京的风力越来越小的声音多起来了。也有媒体发表文章认为,北京风力的减弱与内蒙古等地的风电大发展有关。那么,北京的风真的减弱变小了吗?风电是否影响了北京的风力呢?

  忆当年 北京爱刮风

  岁数大些的北京人都记得,早些时侯北京是很爱刮风的,有民谚就说“风三儿,风三儿”,(北京方言“三儿”连读),意思是北京恨不得每3天就刮一次风,一刮往往就是3天。那时候北京人管丝巾叫纱巾,其实也隐含着防沙的意思,每逢大风天,女人们就会用有点透明的丝巾连头带脸地蒙上防尘。如今这情景已然见不到了。

  那时的北京人很讨厌刮风,不仅因为风给人们的生活居住环境带来恼人的尘埃,也有由于沙漠化,风沙逼近北京的恐惧。1979年3月,《人民日报》、《光明日报》、《北京日报》等媒体,纷纷刊载了新华社记者多人采写的《风沙紧逼北京城》,报道引起极大关注。时间到了2013年,深圳《晶报》的一篇《雾霾再袭沙逼北京》的报道,却引来一片骂声,由于该报道的标题谐音被认为有地域歧视和骂人嫌疑,遭到读者电话和微博投诉。《晶报》为此不得不低头致歉。这是另话。

  如今,担忧风沙紧逼北京城的声音不知不觉慢慢变小了,渴盼北京能经常刮风除霾,抱怨北京的风力越来越小的声音多起来了。也有媒体发表文章认为,内蒙古风电大发展和京津冀雾霾增多是同步出现的,北京风力的减弱与风电有关。

  那么,风电真能“偷走”北京的风吗?北京的风真的变小了吗?

  近年京城风力变弱了

  中国天气网的“数据帝扒天气”统计了北京1981年至2013年的年平均风速和大风日数(见图),从中可以看出,北京2011年以后的风力确实减弱了。当然,图中也可以发现,风速大的年份,大风日数不一定多。反过来,大风日数少的年份,平均风速也未必偏弱。但不可否认的是,北京的风速和大风日数,最近3年确实减弱减少了。那么问题来了,这确实是内蒙古自治区和河北省北部的风电建设导致的吗?

  为了搞清楚风电发展和北京风速的关系,“数据帝”把目光放到更长远的时间周期中,发现自20世纪60年代以来,北京的风速是在波动中减小。其中,20世纪60年代后期到70年代初期,北京的平均风速较大,1972年达到了顶峰(3.2米/秒)。从20世纪70年代后期开始,北京风速就在减小,1990年减小到了低谷(1.8米/秒)。而风电装机量主要是2008年以后突飞猛进的,因此在1972年至1990年这段时间的风速减小,只能找老天爷算账,显然是不能算在风电头上的。

  有媒体报道提到,河北省张家口地区风电发展迅猛,是“中国风电第一市”,在北京上风口,令人不安。中国天气网的“数据帝”选择了风电场附近相邻的两个站点——张家口市区和张北县来进行风速对比,两地相距40多公里。如果风电真的对风力有影响,张家口市区和张北县的风速应该减小。事实是2008年风电大发展后,两地的风速不降反升。

  由此中国天气网的原创文章认为,风电发展对邻近地区风速的影响并不大,偷风的说法就好比说蚂蚁能绊倒大象。

  这个结论从国外的实验中也能找到依据。丹麦科技大学可再生能源国家实验室的学者弗兰德森,通过设置9000平方公里范围的大规模风电场,用数值模拟方法研究大型风电场的局地大气环境影响效应,结果表明,大型风电场下风向风速减弱的影响,经过约30~60公里的距离以后就可以恢复。河北省张家口市距离北京上百公里,内蒙古自治区距离北京就更远了。因此有专家认为,北京上游的内蒙古、河北开发风电资源,对北京风速变化的影响微乎其微,顶多是大象脚下的蚂蚁伸了一下腿,不能认为是蚂蚁绊倒了大象。

  高大城市群让风绕着走

  既然不是因为风电发展所致,那么北京风力减弱变少到底是什么原因呢?

  风的本质是空气流动,导致空气流动的根源是空气温度和密度的差异。由于陆地和海洋性质不同,冷热变化有差异,冬季陆地冷于海洋,风从亚欧大陆的腹地(西伯利亚)吹向太平洋,所以北京冬季多西北风。

  中国天气网的文章认为,根源还是在于全球气候变暖,尤其是20世纪80年代以后暖冬的增多,减小了冬季海洋和欧亚大陆的温差,因此空气的流动就不如之前快,风速也相应减小。从冬天强冷空气和寒潮次数的年代变化来看,20世纪60~70年代的寒潮和强冷空气相对较多,80年代明显减少,90年代以后又稍有增多;从所对应的风速变化来看,20世纪60~70年代北京平均风速较大,80年代明显减小,90年代又有所增大。

  如此看来,北京的风速变化还是自然因素起了主要作用。当然,也有人主张全球变暖的原因是人类活动排碳导致,对此科学界一直有争议,但是自然和人为因素应该都是存在的。

  除了全球变暖,城市化发展增加了地面附近的摩擦作用,高大的城市群也会产生绕流(编者注:流体遇到障碍物从其周边绕过,比如水流从河中的石头旁边绕行)阻力,也可能会让风速减小。除了北京,同样的风速变化也表现在北方其他一些城市,如郑州、沈阳、西宁也出现了风速总体震荡下降的趋势。不过,进入21世纪以来,天津的风速还呈现了加大趋势,这可能因为天津临海,城市热岛效应使得海陆风的作用加强。

  为了分辨城市发展对风速变化的影响,“数据帝”还选择了甘肃省武威市民勤县(腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠边缘)、内蒙古自治区锡林浩特市(锡林郭勒草原边缘)、内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂伦春自治旗小二沟(大兴安岭森林边缘)这3个接近自然环境的站点,这3个站点20世纪90年代的风速虽然也弱于20世纪60~70年代,但没有北方省会级城市那么明显。

  因此北方城市风速的减小,应该是自然因素和人为因素共同作用的结果。

  由此可见,北京的风速变化既有自然气候原因,也有城市发展的影响。风电作为清洁能源,虽然也有噪声大、干扰鸟类等弊端,但它可以替代煤炭、石油等矿物质能源,从而减少污染物排放,是治理雾霾的一大功臣,不应该因此被错杀。

  蓝帆

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