关于人工影响天气消除雾霾的可行性研究【字数：13685】
指导教师 江 召 兵 摘 要雾霾，简单来说就是“雾”和“霾”的结合体。雾霾大多出现在我国的大中型城市跟工业基础较为完备的城市中。现如今我国已经将“雾”和“霾”统称为“雾霾天气”进行预报。雾霾的出现是在特定气候条件下伴随着人类的活动产生的结果。对于雾霾消除，自“雾霾”一词出现为止无数科学家及学者为此展开了多方面的探索以及考究。然而，通过人工的方式对“雾霾天气”进行治理不失为一种可行的手段。本文从雾霾的成因、雾霾的种类及分布以及最关键的人工影响天气消除雾霾的方法进行阐述。本论文将重点阐述面对不同情况时如何采用人工影响天气来达到消减雾霾目的的方法，包括物理方法以及化学方法，面对的情况包括有雾以及无雾的情况下如何采用恰当的方式消减雾霾。其中将主要论述消减消除雾霾的具体方法以及针对我国不同气候条件、不同温度条件下雾霾有效治理的方法。在引用论文以及文献方面，主要通过中国知网的查询以及图书馆藏书的阅读，通过整理、分类以及最后的规整使本论文更加具有严谨性以及规范性，从而避免不必要的错误。
目 录
第一章 绪论 1
第二章 雾霾的成因 3
2.1 雾霾的成因分析 3
2.2 人为因素 3
2.3 气象因素 4
第三章 雾霾的类型及分布 5
3.1 雾霾的分类 5
3.1.1 干霾的影响 5
3.1.2湿霾的影响 5
3.2 雾霾空间分布的季节变化特征 6
3.3 中国雾霾的分布特点 7
第四章 人工影响天气消除雾霾的方法 8
4.1 人工增雨消减雾霾 8
4.1.1 火箭弹消除雾霾 8
4.2 人工消雾消除雾霾 10
4.2.1 人工消除过冷雾 10
4.2.2 人工消暖雾 10
4.3 人工消减干霾 11
4.3.1 喷水地球工程法 11
4.3.2 城市风道法 13
第五章 各地区所适用的雾霾消除方法 14
5.1 各地区的划分 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
4
5.1.1 北方地区的雾霾消除方法 14
5.1.2 南方地区的雾霾消除方法 15
结束语 17
致谢 18
参考文献 19
绪论
自从2013年开始至今，中国东部沿海大城市、东北重工业基地、中部大城市等连续出现雾霾天气，从而引起了政府的高度重视，社会各界也开始关注这件事。那什么是“雾霾天气”呢？简而言之，就是空气中的雾霾颗粒与雾气结合形成的特殊现象。霾是大量极为细小的颗粒，当这些细小的颗粒处于寂静无风的环境条件下或者聚集过多时就会使能见度急剧下降，从而出现空气浑浊的现象。当空气中的雾气较多时，悬浮在空气中的微小霾颗粒会与之结合，进而生成了雾滴，雾滴的形成会使得本来能见度已经很低的空气变得更低，人们几乎无法看清自己眼前的事物。从正常的角度来说，空气中的雾气并不是所有时候都存在，但是微小的霾颗粒却是一直存在着的，只不过有眼无法见到而已。当空气湿度达到一定要求，潮湿的空气会产生雾气小分子，雾气小分子跟悬浮在空气中的霾颗粒产生综合效应使得大气混浊，最终形成的就叫雾霾。在大型城市跟工业发达的城市中，人类活动的增多直接或间接导致了排放到空气中的污染物跟有害物质变多，导致雾霾的形成过程加速。这就是为什么雾霾天气出现在大型城市跟工业发达地区较多的主要原因。
对于雾霾的研究，国内外早已经有了初步的涉猎。国外对于雾霾天气的研究主要集中在成因分析、消除机理、物理特性、化学特性以及预防措施上，并没有涉及到如何消减消除雾霾这一方面。在十九世纪四十年代,一种新的空气污染问题出现在加利福尼亚,最初被称“烟雾”,但更确切地应被称为光化学污染。第一个记录的污染在1943年发生在洛杉矶。大约10年后,阿里博士HaagenSmit报道光化学烟雾的性质和原因, 发现阳光的紫外线辐射引起的光化学反应包括氮氧化物和碳氢化合物,导致了oxidantrich污染混合物。臭氧是一种混合物的重要组成部分,是作为光化学烟雾的通用指标。次生气溶胶(如硫酸和硝酸盐),通过光化学转换形成的有机物,硫氧化物、氮氧化物，也是关键组件的复杂混合物。最值得注意的是1952年轰动世界的“伦敦烟雾”事件。为此，美国、英国和加拿大等国率先开展了一系列针对雾霾的研究项目，如美国CEWCOM项目(1977)，以研究海雾的形成和边界层的结构；欧洲PoValley实验和CHEMDROP项目研究了雾霾寿命、雾期内微量气体的演化以及雾的微观物理化学性质的气体、液滴和间隙气溶胶的化学成分。[1]中国国内学者对于雾霾天气的研究最早始于上世纪五十年代，研究的内容却并不是雾霾天气本身，由于那时候中国工业水平还并不发达，人们只是对大雾天进行观测和记录。直到后来经济飞速发展，中国渐渐步入现代化，“雾霾”一词才渐渐被人们所熟知，观测的重点也从“雾”变成了“霾”，从而开展了一系列对于“霾”的研究。研究的重点也跟国外有所区别，主要研究的是对于雾霾天气的消减跟消除。
直至现今未知，国内学者对于消减雾霾的研究一直未曾停歇。虽然相关机构在上世纪九十年代才开始进行相关的试验，但是在一次次试验中也在不断积累宝贵的经验，对于雾霾的结构特性、冷暖雾消减技术等的研究已经取得了一定的研究成果。
本文所要论述的通过人工影响天气来达到消减消除雾霾目的的综合探究，国内外的研究还是相对较少的，因此本课题是一个关系社会的重大论题。Neiburger曾针对洛杉矶人工消减雾霾的各种方案进行了简单计算和分析，但结论是在当时的经济和技术条件下，各种人工方法均不可行。中国气象科学研究院郭学良表示，通过人工增雨消减雾霾目前还处于实验阶段，且只是重污染天气下的一种应急手段，人工消雾尚未成为气象部门的常规业务工作，只能在局地实行。[1]但是随着科技水平的进一步发展，越来越多有创造性的方法被提了出来，比如城市风道法、喷水地球工程法、火箭弹人工降雨法等。这些方法各有各的好处，但是都存在着一定的局限性。接下来我会通过本文的论述将现今对于人工影响天气消减雾霾的方法进行进一步论述，同时我也相信随着技术的发展，科技水平的不断提高，将会有更多更加有效的消减技术出现。
第二章 雾霾的成因
2.1 雾霾的成因分析
雾霾天气的形成不是单方面的，它是自然气候因素、人为因素等的综合作用而产生的结果。人们普遍认为，化石燃料的燃烧、工厂不经过处理的废气排放、汽车尾气的排放、违法乱烧秸秆等是造成这一现象的罪魁祸首。但是，之前所提到的因素都只是雾霾天气形成的必要条件，并非主要因素，我们应该更加深入的了解雾霾天气，才能更好地分析它。然而为什么我们都知上述因素会导致雾霾天气的产生，而且还将会威胁我们的身体健康，并造成无法估量的社会经济损失？那是因为那些行为都没有进行合理的约束跟有效的规范。虽然煤炭的大规模燃烧是由于当前我国的能源消费结构所致，但是我国的能源消费结构在短期内很难改变，因为我国的能源状况是“富煤、缺油、少蒸汽”。[2]废气净化技术也没有进行深入的研究来缓解这一现象。究其根本，我觉得原因主要有三点。第一，在过去一直现在，政府部门的官员为了谋求自己政绩上的光辉以及拉动当地GDP的增长，不断地招商引资，将污染严重的化工企业引入国内，而且本地的企业也不重视废气的净化排放，导致排放到空气中的污染物以及有毒有害气体只增不减。第二，是我国产业结构的问题。我国处于发展阶段，主要以第二产业为主。因此在发展的同时会大量消耗化石燃料，而化石燃料的燃烧会产生大量的硫化物、氮氧化物等悬浮在空气中的有害颗粒物。第三，中国是人口大国，人类活动相较于国外更加频繁，因此难以避免的会产生更多的污染。
目 录
第一章 绪论 1
第二章 雾霾的成因 3
2.1 雾霾的成因分析 3
2.2 人为因素 3
2.3 气象因素 4
第三章 雾霾的类型及分布 5
3.1 雾霾的分类 5
3.1.1 干霾的影响 5
3.1.2湿霾的影响 5
3.2 雾霾空间分布的季节变化特征 6
3.3 中国雾霾的分布特点 7
第四章 人工影响天气消除雾霾的方法 8
4.1 人工增雨消减雾霾 8
4.1.1 火箭弹消除雾霾 8
4.2 人工消雾消除雾霾 10
4.2.1 人工消除过冷雾 10
4.2.2 人工消暖雾 10
4.3 人工消减干霾 11
4.3.1 喷水地球工程法 11
4.3.2 城市风道法 13
第五章 各地区所适用的雾霾消除方法 14
5.1 各地区的划分 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
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5.1.1 北方地区的雾霾消除方法 14
5.1.2 南方地区的雾霾消除方法 15
结束语 17
致谢 18
参考文献 19
绪论
自从2013年开始至今，中国东部沿海大城市、东北重工业基地、中部大城市等连续出现雾霾天气，从而引起了政府的高度重视，社会各界也开始关注这件事。那什么是“雾霾天气”呢？简而言之，就是空气中的雾霾颗粒与雾气结合形成的特殊现象。霾是大量极为细小的颗粒，当这些细小的颗粒处于寂静无风的环境条件下或者聚集过多时就会使能见度急剧下降，从而出现空气浑浊的现象。当空气中的雾气较多时，悬浮在空气中的微小霾颗粒会与之结合，进而生成了雾滴，雾滴的形成会使得本来能见度已经很低的空气变得更低，人们几乎无法看清自己眼前的事物。从正常的角度来说，空气中的雾气并不是所有时候都存在，但是微小的霾颗粒却是一直存在着的，只不过有眼无法见到而已。当空气湿度达到一定要求，潮湿的空气会产生雾气小分子，雾气小分子跟悬浮在空气中的霾颗粒产生综合效应使得大气混浊，最终形成的就叫雾霾。在大型城市跟工业发达的城市中，人类活动的增多直接或间接导致了排放到空气中的污染物跟有害物质变多，导致雾霾的形成过程加速。这就是为什么雾霾天气出现在大型城市跟工业发达地区较多的主要原因。
对于雾霾的研究，国内外早已经有了初步的涉猎。国外对于雾霾天气的研究主要集中在成因分析、消除机理、物理特性、化学特性以及预防措施上，并没有涉及到如何消减消除雾霾这一方面。在十九世纪四十年代,一种新的空气污染问题出现在加利福尼亚,最初被称“烟雾”,但更确切地应被称为光化学污染。第一个记录的污染在1943年发生在洛杉矶。大约10年后,阿里博士HaagenSmit报道光化学烟雾的性质和原因, 发现阳光的紫外线辐射引起的光化学反应包括氮氧化物和碳氢化合物,导致了oxidantrich污染混合物。臭氧是一种混合物的重要组成部分,是作为光化学烟雾的通用指标。次生气溶胶(如硫酸和硝酸盐),通过光化学转换形成的有机物,硫氧化物、氮氧化物，也是关键组件的复杂混合物。最值得注意的是1952年轰动世界的“伦敦烟雾”事件。为此，美国、英国和加拿大等国率先开展了一系列针对雾霾的研究项目，如美国CEWCOM项目(1977)，以研究海雾的形成和边界层的结构；欧洲PoValley实验和CHEMDROP项目研究了雾霾寿命、雾期内微量气体的演化以及雾的微观物理化学性质的气体、液滴和间隙气溶胶的化学成分。[1]中国国内学者对于雾霾天气的研究最早始于上世纪五十年代，研究的内容却并不是雾霾天气本身，由于那时候中国工业水平还并不发达，人们只是对大雾天进行观测和记录。直到后来经济飞速发展，中国渐渐步入现代化，“雾霾”一词才渐渐被人们所熟知，观测的重点也从“雾”变成了“霾”，从而开展了一系列对于“霾”的研究。研究的重点也跟国外有所区别，主要研究的是对于雾霾天气的消减跟消除。
直至现今未知，国内学者对于消减雾霾的研究一直未曾停歇。虽然相关机构在上世纪九十年代才开始进行相关的试验，但是在一次次试验中也在不断积累宝贵的经验，对于雾霾的结构特性、冷暖雾消减技术等的研究已经取得了一定的研究成果。
本文所要论述的通过人工影响天气来达到消减消除雾霾目的的综合探究，国内外的研究还是相对较少的，因此本课题是一个关系社会的重大论题。Neiburger曾针对洛杉矶人工消减雾霾的各种方案进行了简单计算和分析，但结论是在当时的经济和技术条件下，各种人工方法均不可行。中国气象科学研究院郭学良表示，通过人工增雨消减雾霾目前还处于实验阶段，且只是重污染天气下的一种应急手段，人工消雾尚未成为气象部门的常规业务工作，只能在局地实行。[1]但是随着科技水平的进一步发展，越来越多有创造性的方法被提了出来，比如城市风道法、喷水地球工程法、火箭弹人工降雨法等。这些方法各有各的好处，但是都存在着一定的局限性。接下来我会通过本文的论述将现今对于人工影响天气消减雾霾的方法进行进一步论述，同时我也相信随着技术的发展，科技水平的不断提高，将会有更多更加有效的消减技术出现。
第二章 雾霾的成因
2.1 雾霾的成因分析
雾霾天气的形成不是单方面的，它是自然气候因素、人为因素等的综合作用而产生的结果。人们普遍认为，化石燃料的燃烧、工厂不经过处理的废气排放、汽车尾气的排放、违法乱烧秸秆等是造成这一现象的罪魁祸首。但是，之前所提到的因素都只是雾霾天气形成的必要条件，并非主要因素，我们应该更加深入的了解雾霾天气，才能更好地分析它。然而为什么我们都知上述因素会导致雾霾天气的产生，而且还将会威胁我们的身体健康，并造成无法估量的社会经济损失？那是因为那些行为都没有进行合理的约束跟有效的规范。虽然煤炭的大规模燃烧是由于当前我国的能源消费结构所致，但是我国的能源消费结构在短期内很难改变，因为我国的能源状况是“富煤、缺油、少蒸汽”。[2]废气净化技术也没有进行深入的研究来缓解这一现象。究其根本，我觉得原因主要有三点。第一，在过去一直现在，政府部门的官员为了谋求自己政绩上的光辉以及拉动当地GDP的增长，不断地招商引资，将污染严重的化工企业引入国内，而且本地的企业也不重视废气的净化排放，导致排放到空气中的污染物以及有毒有害气体只增不减。第二，是我国产业结构的问题。我国处于发展阶段，主要以第二产业为主。因此在发展的同时会大量消耗化石燃料，而化石燃料的燃烧会产生大量的硫化物、氮氧化物等悬浮在空气中的有害颗粒物。第三，中国是人口大国，人类活动相较于国外更加频繁，因此难以避免的会产生更多的污染。
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