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近十多年来，中国珠三角、长三角、环渤海湾与四川盆地等城市经济发达地区，城市雾霾天气越来越严重，但人们至今也搞不明白阴霾天气的具体形成原理。本人经过三年多的观察研究，发现通过热力学原理能合理地解释城市雾霾天气的实际形成过程，及与阴霾天气有关的天气现象。
一切自然现象的发生，从形成机制来说，都包括物质内因与动力内因。
从物质内因来说，导致阴霾天气形成的主要物质是2.5微米以下可吸入颗粒物（一般为几十至几百纳米颗粒），这种阴霾颗粒粒径极小，只有在空气中凝结成雨雪颗粒时，才会随着降水而回归地表，但在降水前的天气里，这种会颗粒始终都与空气相互容和，很难沉降到地面，只要有空气流动，这些阴霾颗粒就始终都随着空气流动而扩散。
这种纳米雾霾颗粒是怎样产生的呢？这种雾霾颗粒主要来源于人类近现代工业革命与经济发展所带来的副产品——空气污染，这些纳米污染颗粒主要源自人类生产、生活所排放的污染气体，凡粒径大于2.5微米的烟尘污染颗粒,相对还容易回收、控制，也很容易沉降到地面，但粒径小于2.5微米那些的纳米级污染颗粒，其回收难度与回收成本要比普通烟尘高得多，为了经济效益，中国绝大多数工厂，事实都没有严格执行污染空气排放标准，而本来指标就很低的中国标准，还受中国以GDP发展为中心国策的驱动，而普遍得不到严格执行，这既帮助中国产品以低成本战胜西方现代工业，也通过比价效应把全世界的污染工业越来越多地吸引到中国，使中国水泥、火电、钢铁等污染严重行业生产产量遥遥领先于世界各国，中国小于2.5微米可吸入颗粒物含量与雾霾天气出现频率当然也遥遥领先于全世界。
从动力内因来说，任何物质流动都是受能量流动驱动的，通常情况下，白天在太阳的辐射下，不同下垫面结构吸热不同，水平与纵向方向温度不同区域大气会形成温度差与压强差，从而产生大气流动，有利于污染空气的对流扩散，所以一天之中，下午2-3点钟左右空气质量相对更好一些，夜晚如果没有山谷风，20-23点左右，空气质量会更差。
雾霾颗粒之所以更容易滞留城市上空，是由于城市及其周边地区建筑与道路密度越来越大，这导致城市单位地表面积吸收日照所形成的蓄热量越来越大，单位地面面积的城市建筑、道路所形成的日照蓄热量，比郊区裸土地面高3倍，比郊区森林田野等绿地则高上百倍，这使得白天太阳辐射城市地面形成的热量，大多被城市及其周边地区地表建筑与路面的高蓄热石材、钢材、混凝土材料大量吸收，风是地面材料吸收太阳辐射不均所形成的空气对流，如果白天太阳辐射地面所形成的太阳能被地面建筑与道路大量吸收，就不容易形成能驱散污染空气的纵向空气对流，可到了傍晚与夜晚，这些城市建筑与地面材料则大量释放蓄热，形成气温明显高于郊区的“城市热岛效应”，“城市热岛效应”驱动形成城市大气环流，抑制纵向大气对流,使污染空气滞留在城市上空。
大气逆温层的形成有多方面原因，常见的辐射逆温层，主要是由于阳光辐射地表大气形成的不同热量吸收所造成的，上层污染大气吸收阳光多，比下层污染空气更容易升温。地表大气污染越严重，大气逆温层上下温差越大。在日落时，阳光先照射不到离地表附近的大气层，但仍辐照高空大气，使近地表附近大气快速降温，但高空污染大气仍受太阳辐射，温度较高，这时就很容易形成大气逆温层，日出的时候，阳光首先照射地表高空大气，高空污染大气升温很快，也容易形成大气逆温层，所以，如果空气污染达到一定程度，傍晚与凌晨最容易形成大气逆温层，导致城市雾霾污染在每天早晨7-8时与傍晚19-21时，即大气逆温层最厚时更严重。
如果地表大气纯清无染，同时，地球表面材料蓄热性能又比较低（如草原、森林、农田），白天太阳辐射地球表面形成的热量，大都被地表植物转化成化学能，或者少部分被裸土吸收，不容易通过热导传到材料内部形成蓄热，大部分太阳辐照热量被吸收蓄积在裸土表面，快速升温，并向地表空气辐射远红外热量，这样就容易形成纵向大气对流，这时也很难形成辐射逆温层。
如果地表大气纯清无染，如大雨过后的晴空万里夜晚，即使蓄热性能很高的城市地区也很难形成大气逆温层。但污染空气一旦在夜晚累积到一定浓度，第二天早上，阳光辐射污染空气则容易形成大气逆温层，抑制大气纵向流动，如果白天太阳辐射地面不能形成足够的大气纵向流动，污染空气会不断累积变浓，雾霾天气也一天比一天更严重，直到遇大范围的大气环流，形成大风与雨雪，才能结束。所以，通常情况下，辐射逆温层与城市雾霾天气这两者是互相促成，相互促进的共生共灭关系。
所以，阳光辐射导致地表污染大气所形成的上下层温差是形成辐射逆温层的主要动力因，污染空气是辐射逆温层形成的物质内因；太阳能被建筑吸收，白天抑制空气纵向流动，夜晚散热形成城市大气环流，辐射逆温层与城市建筑蓄热是导致城市阴霾天气更容易加重的另一重要动力因。
总之，地表污染大气是导致辐射逆温层与雾霾天气的第一物质内因，如果哪一个国家和地区空气中小于2.5微米的可吸入颗粒物浓度较高，无论这一地区地表下垫面材料蓄热性能如何，都很容易形成雾霾天气。所以，随着中国近年来水泥、火电、钢铁等高污染工业的高速发展，中国工业经济既集中又发达的珠三角、长江中下游地区、环渤海湾与四川盆地的城市群带地区，越来越多地出现阴霾天气。
其次，物质是跟着能量流动的，阳光辐射地表污染大气形成上下层温差是导致日落后与日出前辐射逆温层的主要原因，辐射逆温层抑制污染空气纵向对流，是导致阴霾天气形成的第一动力。
而白天太阳辐照能量被地表建筑物吸收，形成建筑蓄热，导致大城市地区越来越难形成纵向空气流动，导致污染空气很难从城市地区扩散出去；到了夜晚，城市建筑释放建筑蓄热，形成城市热岛效应与城市大气环流，导致污染空气更多地聚集在城市地区，也导致城市雾霾天气要比远郊农村地区严重得多。所以，城市单位地面面积蓄热量的大幅增长是加重雾霾天气的第二动力，哪一地区的单位地面面积的材料蓄热量越高，越抑制纵向空气对流，越容易将太阳辐射热量与空气污染更多地集聚在大城市及其周边地区，该地区越容易形成大气逆温层与城市热岛效应，也更容易形成城市阴霾天气。
近年来，随着中国城市面积的大幅度拓展（北京近十年来，城市建筑所占地域面积增长了8倍），由城市建筑蓄热所导致的“城市热岛效应”也越来越大，城市昼夜温差越来越小，城市周边山谷风对城市污染气体的排散作用越来越小。与昼夜温差很大的农林郊区相比，由“城市热岛效应”所导致的“城市大气环流”，对城市气候的影响作用越来越明显，受“城市热岛效应”与“城市大气环流”影响，大城市及其周边地区的平均风速越来越小，城市生产生活排泄的污染空气，扩散不出去，越累积越浓，由此而导致导致超大城市周围地区城市雾霾天气越来越常见，越来越严重。
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