NASA戈达德太空飞行中心科学家｜布赖恩·邓肯

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撰文｜汪韬  

视觉｜ 赵雅   

统筹｜何海宁

全国多地在雾霾中迎来了2017年。

美国航空航天局（NASA）的科学家布赖恩·邓肯可能没有想到，他的《三城计》，一段关于北京、洛杉矶和亚特兰大空气质量的视频又被刷到十万+。虽然在录制这段视频时，他还没来过北京，并且误把景山公园里的寿皇殿当成了故宫。

2015年底，邓肯课题组发布了对于全球空气质量的监测数据，特意提到了中国的空气质量变化，并接受了南方周末记者采访。

谁能想到因为空气质量改善，北京竟然和叙利亚被一起提起。

2015年12月中旬，美国航空航天局（NASA）发布了2005-2014年间，卫星记录NO2（二氧化氮）的数据。在介绍短片中，该项目副主任，NASA戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）大气化学和动力学实验室科学家，布赖恩·邓肯（Bryan Duncan）特意提到了两个NO2降低的地区：北京和战火中的叙利亚。

NO2主要来自汽车尾气和燃煤排放，这种棕红色的气体是我国例行监测的六项大气污染物之一，也是PM2.5的前体物。

在NASA的东亚NO2趋势图中，中国的大部分为灰色，华北地区呈现出大片的棕红色，个别地区是刺眼的鲜红色。北京、上海和长三角地区呈现出蓝色。

邓肯告诉南方周末记者，红色和蓝色分别反映了显著上升和下降，灰色代表变化不显著。2005-2014年，上海、珠三角的NO2下降明显，北京也有下降，但是显著性不强。

2015年12月18日，邓肯关于此研究刚发表的论文中，列出了中国19个城市的NO2变化，其中升幅最大的是泉州和武汉，达到了40%以上，降幅最大的是广州、东莞和深圳，降幅也达到40%以上。论文提出，对于北京和上海来说，减排量可能比卫星观察到的变化更大。因为周边地区的NO2都是上升的，很容易传输过去。单以2014年来看，所有城市的NO2都下降了。

NO2改善并不意味着PM2.5一定会下降。在NO2趋势图上，华北地区一大片棕红色中，北京仅是一个微弱的蓝点。

虽然从未来过中国，但邓肯很关心北京，他还向美国公众讲授北京空气污染的故事，只是误把景山公园里的寿皇殿当成了故宫。过去十年，北京的空气真的变好了吗，全国其他地区的变化呢？邓肯接受了南方周末记者专访。

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沪、珠三角下降  华北上升

►  南方周末：NO2十年来全球的趋势是怎样的？

邓肯：得益于环境治理，过去十年里，美国、西欧和日本的NO2是下降的。而在世界上其他地区，因为燃油和燃煤的增长，NO2都是上升的。

►  南方周末：中国的情况如何？

邓肯：在中国，NO2是上升的，但在一些地区是下降的。下降最多的是上海和珠三角的广州、深圳、东莞、香港，降幅位于25%-50%之间，具有统计上的显著性，不确定性较低。

华北平原地区NO2上升了20%-50%。但北京是降低的，只是降幅不如上海，只有10.3%，并且统计上的显著性较低，不确定性较高。过去十年，北京的面积增长了四倍，这使得NO2的下降很令人印象深刻。

►  南方周末：北京NO2下降在统计上的显著性较低，能否下定论说北京是下降的？

邓肯：在我们的研究中，一个城市NO2变化水平是以0.3×0.3经纬度来计算的，就像是一个大约30×30平方千米的盒子，因为这是典型的城市规模面积。

在以北京市区为核心的盒子里，我们计算了30×30平方千米（面积略大于北京五环路以内地区）区域上NO2的平均变化是：下降10.3%。可是北京太大了，远远大于30×30平方千米。在更大的、包含了整个北京的区域，例如100×100平方千米范围，NO2上升、下降和没有变化的区域都有，所以NO2在北京的空间变化很复杂，仅仅一个平均数不能代表其复杂性。

►  南方周末：全球城市都是使用同一尺寸吗？为什么不用不同的尺寸，这样北京就可以全部包含进去了？

邓肯：是的，全球的城市都是用的0.3×0.3经纬度的盒子，因为我们很难确定全球195个城市的范围。大多数城市和北京一样，通常都有NO2上升、下降和没有变化的区域。我们以首尔的大都市区来作为例子研究过，发现在不同尺寸的盒子里，NO2的变化是明显不同的。

►  南方周末：为什么不同城市的不确定性差异很大，从10%-20%不等，例如北京就是13.1%？

邓肯：有的城市每个月的NO2变化差异很大。例如，在北京，有时候冬季污染多，有的冬季污染少。这种变异性提高了不确定性。而且，对于北京来说，年际差异也很大。

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减排措施是有效的

►  南方周末：上海和珠三角NO2浓度下降，意味着对于机动车的控制，以及工厂脱硝是有效的？

邓肯：NO2主要来自燃油和燃煤排放，降低排放的最好方法是安装排放控制设备，减少燃煤和燃油的使用。或是控制交通，让机动车的行驶更高效。在NO2下降的地方，意味着当地对于NO2减排的措施是有效的。

►  南方周末：你们怎么排除气象条件的影响？

邓肯：的确，正如对其他污染物一样，气象条件会影响NO2的水平。在气候变化的背景下，气象会持续发生改变。不过，NO2在中国一些地区的降幅非常大。例如，过去十年，深圳和上海各下降了42%和30%。而华北平原一些城市的上升也很大。这些大幅度的上升和下降的确不能归因于气象条件了，而是和排污改变相关。

►  南方周末：如你所言，如果这些措施是有效的，为何华北平原的NO2还是上升了？因为在2013年启动大气污染防治行动计划之后，几乎所有的城市都采取了机动车、燃煤的管控措施。

邓肯：华北平原地区上升的原因是因为电力需求增长、工业排放，以及移动源污染。过去十年，中国的经济发展如此迅速，作为世界生产中心，需要更多的电力来维持全世界对于产品的需求。我正在使用的笔记本是中国制造，我的电话、椅子、太阳能板、耳机、电视、相机，等等都是。

很有意思的是，我们发现在华北地区，NO2在2013-2015年是下降的，我不知道这是大气污染防治行动计划的成效，还是因为中国经济下行，或者二者都有。我希望是因为环境治理的作用，这样中国的空气质量才会持续改善。

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SO2甚至低于2005年

►  南方周末：关于其他污染物，比如SO2和甲醛的全球变化趋势是什么？

邓肯：对于SO2，世界上不同地区的趋势变化不同。总体而言，SO2在美国东部和欧洲地区是下降的。但是在印度，因为煤炭消耗的增加，浓度是上升的。

甲醛是VOCs（挥发性有机物）的指标，包括树木的释放和工厂的排放。因为温度和降水对于树木排放VOCs的影响很大，VOCs的年际变化很大。

►  南方周末：这意味着我们不能判断出过去十年VOCs的变化，并剥离出人类排放的贡献？

邓肯：有些甲醛的数据可以反映出人类排放的VOCs，但是将人类的排放从自然释放中区分开来很难。此外，通过卫星监测甲醛也很难。不过，科学家们一直在继续提高数据质量，将来可能识别出人类排放。

►  南方周末：中国的SO2变化趋势是怎样的？

邓肯：对于SO2，我们关注的是区域而非城市水平。中国的情况很复杂，据我们观察，2005-2007年是上升的，2008-2009是下降的，2010-2011年又反弹了，之后又下降。总体而言，中国的SO2是处于甚至低于2005年的水平。

►  南方周末：中国人最关注是PM2.5，10年来的变化趋势如何？

邓肯：我是NO2的研究者，建议你采访埃默里大学的公共卫生学院副教授刘阳。

刘阳：我们在2015年7月发表了一篇论文，结合了多种卫星、气象和土地利用数据，以及2013年以来我国已有的地面监测数据，开发了中国地区的高级空间统计学模型，反演了中国2004-2013年的PM2.5全国浓度分布变化趋势。

研究发现，在2007年以前，全国范围内PM2.5浓度呈现高速增长的趋势。自2008年起，全国大部地区浓度出现很缓慢但是统计上显著的下降，平均每年0.46微克/立方米。当然有一些例外地区，比如四川盆地、河北、山东等地是上升的。具体到地区，自2008年以后北京和上海PM2.5浓度没有显著变化，珠三角地区的PM2.5浓度明显下降，降幅达到每年1.5微克/立方米。

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卫星数据可监测火电厂排放

►  南方周末：在你们的空气质量网站上的数据是如何被科学家和公众使用的？

邓肯：网站允许所有的人免费下载数据和图片。有很多甚至太多的数据。

►  南方周末：你曾经说过，可以从太空看到火电厂排放设施使用情况，能不能详细介绍下？

邓肯：美国从2008年开始要求火电厂减少NO2排放量，卫星数据可以很容易地察觉到污染控制设施有没有启用，因为一旦启用，NO2的污染水平立马就会降低。

►  南方周末：你们会用这个方法来惩罚不启用减排措施的工厂吗？

邓肯：那是美国环保局的事，他们依赖于自己的监测仪器。不过，使用卫星数据来观察火电厂排放量的变化很重要，因为世界上大多数的火电厂不会监测自己的排放。通过卫星估算的排放可以用于空气污染和气候研究中的计算机模拟。

►  南方周末：中国的专家称，2015年11、12月的雾霾比往年严重是因为厄尔尼诺现象导致的静稳天气，从而污染物无法扩散，你怎么看这个解释？

邓肯：北京PM2.5浓度高的确是因为静稳天气导致污染物聚集，世界上很多城市的冬天里都会发生。我不是厄尔尼诺现象的专家，不过我的确知道，因为厄尔尼诺现象，美国东部今年冬天非常温暖。所以，厄尔尼诺现象也对中国的气象产生影响，我不觉得惊讶。

►  南方周末：你的论文中提到，来自中国的污染可能影响了韩国和日本，降低了他们当地的减排效果。对于这样的跨界污染，你的证据是什么？

邓肯：中国对于韩国的影响在卫星的霾照片上可以看得很清楚，这也不是新闻了。对于NO2，在中国北部和朝鲜半岛之间的黄海海域、NO2排放量极低的朝鲜，NO2是上升的，升幅还不小，很可能是由于中国排放量增加导致。

【本文刊载于2015年12月31日南方周末，转载须联系后台取得授权。】