台北天空霧茫茫?

真相追追追

前些日子《穹頂之下》在網路上掀起狂風,恰巧昨天3/17台北的天空也是一片霧茫茫,因此有不少人擔心這是否也是霧霾?先來看一則新聞:

台北天空霧茫茫 鄭明典:不是霧 是空污 – 自由時報發布於2015年3月17日

氣象局預報中心主任鄭明典表示,這可能和二氧化硫濃度偏高有關,但是環保署卻抱持不同的看法:

台北霧茫茫 環署:二氧化硫非主因 – 中央社發布於2015年3月17日

先來看看環保署的空氣品質監測資料:

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由3/1~3/17 各地的統計數據看來,北部地區二氧化硫濃度並沒有比平常高,因此昨天台北天空霧茫茫應該就不是二氧化硫所造成。那麼元凶會不會是懸浮微粒所造成的呢?再來看看這個月各地的懸浮微粒監測數據:

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3月17日北部地區的懸浮微粒數據確實比平常高,不過基隆的數值比當地前三天的數值還低,但是濃霧現象卻比台北市還嚴重:

濃霧 基隆港封!兩船相撞!– 聯合報發布於2015年3月18日

因此也不能做出「懸浮微粒是導致台北天空霧茫茫的主因」這種結論。那麼,倒底是甚麼原因造成的呢?

空氣汙染所造成的「霾」是由固體微粒所構成,能見度很少低於1,000公尺,不像這張台北市濃霧照片中提及的【能見度不到100公尺】。另外,霾的煙霧密度各處均勻,譬如這張從對岸乘著季風飄過來的 煙霧 照片。由於3月16、17日台北市幾乎是無風狀態(微弱的偏南風),所以不太可能是對岸飄過來的煙霧。基隆港這張3/17的照片也能很清楚分辨出水霧的邊界,不符合霧霾的要件,因此我認為其實這就是液態的小水滴而不是固態微粒的霧霾。

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霧是空氣中的濕度達到飽和時,水汽藉由凝結核所凝聚而成。至於空氣中的濕度,可藉由下列機制而升高

1.【空氣因絕熱膨脹而冷卻】︰譬如暖鋒過境前,其中富含水氣的暖空氣會因密度的機制而爬升到冷空氣的上方,由於高空的氣壓較低因而導致體積膨脹。由於絕熱膨脹時,系統要對外界作功,根據能量守恆原理,這團氣體的內動能必須減少,表現出來的巨觀行為就是氣體溫度的下降。這種效應倒是與台北市3/16的天氣狀況吻合,因為當天下午過後,偶而會飄下一點毛毛雨,這就是暖鋒過境前的典型徵兆。加上3/17大霧之後的隔天,也就是今天的天氣放晴變暖,正應驗了【起霧後天氣會轉晴】的經驗,因此這應該是南方較暖且潮溼的空氣吹進來所導致的起霧現象。

2.【空氣的輻射冷卻效應】︰起霧除了要空氣濕度夠高,溫度也需要配合,氣溫必須同時降至 露點 以下才行,這也是夜晚與清晨在葉梢容易凝結露水的機制。這又與3/17台北起霧的狀況相同,因為中午過後濃霧就已散去,因為白天當氣溫回升時,溫度若高於露點,凝聚的小水滴就會再度蒸發成為水蒸氣。

當水蒸氣凝結為液態時,還必須以空氣中的固體微粒當作凝結核,才能讓水滴越長越大,下雪也是如此。這讓我想起大學時有一年冬天,在大屯山與七星山降下難得一見的大雪。由於有朋友在微波站當主任,在他的協助下得以乘坐一輛1/4T指揮車直攻七星山頭,並且載了一車的雪回宿舍來堆雪人。當時我還以這種天然的剉冰做起生意來,加上蜜餞一碗賣十塊錢。後來雪人一天一天縮小而消失,只見當時地上留下一堆黑色的塵埃,室友看到時驚聲連連,直說這就是我吃進去的東西嗎?(所以只好又退錢給他^^)題外話暫且打住,若說3/17台北的霧茫茫不是霧而是空污,那麼這種現象應當是越接近中午則越嚴重,因為在一天中隨著通勤的交通工具排出的空汙會越來越嚴重。也就是說,若以這張細懸浮微粒的統計數據而言,基隆在3/17應該是越晚霧霾越嚴重才對,事實上淡水與台北卻是清晨比較嚴重,接近中午時霧氣大多已經散去;基隆港則是於黃昏時解除封港禁令,霧氣散去時卻反而是空汙最嚴重的時刻。

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結論:這是因為季節更替轉換,來自海面的濕暖空氣在清晨低溫時所造成的水氣凝結現象。