用“超级烟囱”抽走雾霾

北京奥林匹克公园内250米高的钉子观光塔，似可作为垂直风道的参考造型。    季天也/摄

为了治理中国如北京等大城市严重的大气污染，前不久有关气象部门的专家提出建立“城市风道”，利用打通的街道帮助空气流通的设想。据说，正在修订的北京城市总体规划中将有专门章节阐述有关“城市通风街道”内容。不仅是北京，杭州、上海、南京、株洲、贵阳、福州等多个城市，也传出将进行城市风道规划，治理大气污染的消息。

考虑到建立城市水平风道的难度和无法随意获得风源的情况，法籍华裔计算机专家、本文作者李小波博士提出“建立垂直风道，利用烟囱效应和太阳能产生风力，解决北京空气污染问题”的大胆设想。

法籍华裔计算机专家李小波

笔者上世纪80年代初出国后从事计算机方面的工作，常年生活在欧洲，最近几年才开始经常回国。最初回到北京，半夜睡觉会突然感到嗓子内某一点很痛，像被小钳子夹住一样，估计是什么化学污染颗粒钻进喉咙所致。每次回国都需要一周左右才能适应，让不时钻进嗓子的“小钳子”逐渐消失，也逐渐习惯了北京的空气污染。没想到，世纪初的污染仅仅是场噩梦的开始，十多年后的今天，北京的雾霾日益加重，变得令人窒息。清晨打开窗子，一股烟味迎面扑来，对面百米外的建筑常常消失在浓雾中。我常常琢磨，北京的雾霾问题究竟该怎么解决呢？

澳大利亚正在建设的太阳塔利用太阳能加热空气造成空气对流，推动涡轮机实现发电。

大气环流和雾霾聚散

笔者发现，雾霾在北京周围聚集，其消散完全靠风。到了冬季，风力小于三级的天气非常多，雾霾往往在北京聚集一周，浓度一日甚于一日，PM2.5的指数从300到500，甚至飙升到700和900。至于雾霾的多种来源因为不是本文主题，就不详述了。

大家知道，大气的环流形成风，可以吹散、稀释空气中的污染物。通过风的作用，局部聚集的高浓度雾霾颗粒在广大空间散开，密度大大降低，逐渐沉降地面。而在无风的天气，雾霾无法消散，PM2.5颗粒甚至可在空中悬浮半个月以上。

大家都发现，北京的夏天雾霾天较少，蓝天白云的日子相对多一些。这是由于阳光暴晒时，地表比空气吸热更快，受此影响，附近空气的温度高于上空空气，下热上冷的状态导致热空气垂直上升。随后，空气不断变冷，热空气每上升100米温度下降摄氏0.649度左右，上升到10公里以上，温度可低到摄氏零下50多度。这时空气逐渐停止上升，开始横向运动，然后下沉，在地面横向流动补充升高空气，从而形成环流。

赤道地区热空气上升快，会冲到十七八公里的高度，形成低纬度环流；南北极则热空气少，空气流动形成极地环流，对流层厚度只有七八公里；赤道和极地之间的空气对流被称为中纬度环流，地球上对流层的平均厚度是十一二公里。

阿联酋的迪拜塔身为世界第一高楼，出于防火需要，建筑师设计了很多横向风道来限制烟囱效应带来的空气垂直对流。这与治理雾霾的设计角度刚好相反。

环流弱逆温强成就雾霾天

大气环流虽然有一定的规模和走向，但也有随机的因素。一年之中，有时候一连几天刮大风，有时又会连续多日风力微弱。在无风的天气，空气污染物只能指望随着地面空气被太阳加热造成向上流动来消散。

但是，在特定气象环境下，空气的冷热布局会上下颠倒，即下层冷，上层热，形成逆温层。由于冷空气重，热空气轻，这种上轻下重的稳定结构压制了空气的垂直运动，使得近地面的冷空气无法向上流通，雾霾被紧紧地压在地面和低空附近不能消散。这样的情况下，污染物跑不出去，就会在空气中不断积累，PM2.5的浓度随之升高。

那么，能否找到一种办法，能在无风和逆温的情况下让贴近地面的污染颗粒物快速消散？

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