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[国花宝居] 如果没有雾霾,从北京的西山可以看到多远?

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发表于 2016-12-21 13:08:44 | 显示全部楼层 |阅读模式

[size=2.7em]如[size=1em]果没有雾霾,从北京西山能够看到多远的距离?多年来,本文作者陈海滢一直在为这个问题寻找答案。每逢空气质量绝佳的时机,他就来到长安街西延长线上的定都峰极目远望。今年6月中旬,陈海滢拍摄到一组图片,京城中一处处标志性建筑清晰可辨,他甚至看到了150公里之外的河北省六里坪山。150公里的可见距离,如此令人称赞的空气能见度,希望在未来的北京不再是奢望。
本文选编于《中国国家地理》撰文·摄影/陈海滢

北京的西山,自古是人们登高望远、俯视城市的绝佳位置。然而近年来雾霾让空气能见度受到影响,人们能够从西山尽览京城风景的机会越来越少。

雾霾让北京人从市区远望西山,成为一种奢求
返京的航班在首都机场上空盘旋良久,高空处晴空万里,而下方的北京城则被浓重的雾霾遮住了身姿。“目前能见度状况受影响,我们需要等待符合降落条件的时机。”空乘人员在耐心地向询问与抱怨的乘客解释着迟迟未能降落的原因。这种事情对我而言并非初次经历,终于,飞机找到机会穿过雾霾降落在了跑道上,这让我长出了一口气。

飞机停稳后我打开手机,几个应用都迫不及待地把预警消息推送出来,北京此时的空气质量指数(也叫做AQI)已经达到了545,世界卫生组织认为,AQI超过300就属于人们不适宜停留在户外的严重污染,而545这样的数值,已经超过了一般的评价范围,用通俗的话说,污染“爆表”了。

如今在北京这样的特大城市,AQI、PM2.5等专业词汇几乎已经变得妇孺皆知,空气质量预报也往往比天气预报更加受到人们的关注。除了关心气象部门每天公布的空气质量指数之外,生活在北京的人们已经习惯用自己的眼睛去“测量”空气质量:能否看到西山,能否看到国贸三期和央视大楼,成为了鉴别好天气的标准,雾霾围城无一例外会引发朋友圈的大范围“吐槽”,而一旦风吹霾散,又会引发出一片“晒蓝天”的狂欢。

乘上出租车,机场高速因能见度低而发生了数起事故,造成了严重拥堵,道路上能看清楚的距离不超过200米。雾霾不仅影响着交通,也剥夺了我观看窗外景色的机会。

我所从事的职业,与监测和净化空气有关。空气质量和能见度的关系,是我工作中时常要面对的问题。用能见度去衡量雾霾确实具有一定的科学合理性,多项研究都表明,引起能见度下降的主要原因是大气中的颗粒物污染,其中PM2.5(当量直径小于2.5微米的颗粒物)甚至颗粒更小的PM1(当量直径小于1微米的颗粒物)在很大程度上决定了能见度,因为可见光的波长在0.39—0.77微米,与其波长粒径相似的颗粒物最容易对光线的传播造成影响。

从物理特性上说,雾和霾分别是空气中的液态或固态细颗粒物,雾由很多小液滴组成,它的主要成分是水;而霾的主要成分是大量极细微的尘粒、盐粒、烟粒等固体颗粒物。无论是雾或者霾,对于空气能见度都有着显著的影响,其中硫酸盐和硝酸盐等细颗粒对于光线的阻碍和干扰最为明显。

雾霾损害了能见度,使煞费苦心构建的城市景观隐藏在厚重的灰色下;空气中微小的悬浮颗粒更对航空、航海和地面交通造成了困扰——恶劣的能见度无疑会增加各种交通意外的发生几率。

从山顶看雾霾笼罩的城市,“红尘”一词被赋予了时代的解读
北京地区能见度的极限到底是多少?我希望找到答案,并通过自己所擅长的影像摄影,留下影像记录。

京西的定都峰,是西山一带不错的观景台
位于北京西山的定都阁,是个名气不大的新建景点,然而它所处的门头沟区定都峰,恰好位于长安街的正西位置。虽然没有什么古迹可寻,不过耸立山顶的楼阁却让这里拥有很不错的视野。



拍摄地点我初步选定在西山一带。南朝的范缜曾写《幽州赋》赞颂北京的山川形胜:“左环沧海,右拥太行,北枕居庸,南襟河济,形胜甲于天下,诚天府之国也。”西山属于太行山的余脉,它虽然谈不上高耸或者奇险,但那连绵起伏的山脊,俨然一道城墙,是北京西边的重要屏障。

登临西山俯瞰京城,寻找地标建筑甚至自己的家,一向是北京人的传统。只是近些年愈演愈烈的雾霾,让人们登西山观赏京城景色的心愿几乎成为奢望。

西山上可供选择的位置很多,如位于西北侧的香炉峰、八大处等,我抛开了这些著名景点,选择了位于西南方门头沟区的定都峰,这座小山名不见经传,却有着得天独厚的地理优势。定都峰海拔680米,位于北纬39度54分,恰好处在长安街的西延长线上,距离市中心约30公里,传说明代燕王朱棣筹划建都时,曾在这里登高眺望北京勘测地形,因此留下了“定都峰”的名字。

2012年,定都峰上建起了一座高34米的6层仿古建筑定都阁,楼阁虽然并非古时遗迹,但却为拍摄京城提供了很不错的高位视角。

然而,当我在2013年春天第一次登上定都阁时,只见到遮盖在京城上空的重重雾霾,竟然连长安街都难以望见,糟糕的能见度让人欲哭无泪。此后,我一次次登上定都阁眺望和拍摄长安街与北京市区。即使在空气质量较好的晴天,几十公里空气中飘浮的霾也会让天际的建筑轮廓变得难以辨认。霾的科学定义本身也和能见度相关:当大量极细微的尘粒均匀地浮游在空中,使水平能见度小于10公里,空气出现普遍混浊现象时,就称为霾。

研究表明,要想让能见度超过10公里,北京需要将PM2.5指数控制在30以下——也就是说:每立方米空气中PM2.5的总质量不超过30微克。

在2014年6月的一个早晨,大风使PM2.5浓度降到了30微克/立方米以下,在市内感觉碧空如洗。根据历年数据,这样好的空气质量,北京平均每年出现的概率不会超过5天。我在定都峰遥望,依稀可以分辨清距离约40公里以外的国贸三期大楼以及央视大楼的轮廓。虽说当天空气中的污染物非常少,但是如果极目远望,几十公里大气中飘浮的微尘仍然让北京上空看上去不那么透亮。

从定都阁看长安街,轻度的雾霾就会让景色变得迥然不同
从定都阁向东,可以看到长安街的全景。对比上面两张从相同机位拍摄的图片可以看出,只要有轻度的雾霾,能见度就会受到极大的影响;唯有等到空气状况极佳的机会,横贯全城的长安街才会完整、清晰地展现出来。



在白天,霾中的气溶胶,能够使远处黑暗物体微带蓝色,而发亮的物体微带黄、红色;等到夜幕降临,灯光则让城市上空的雾霾呈现出暗红色。那时无论白天还是黑夜,站在西山上看北京,我都会不由自主地想起“红尘”一词。这个词最早出现在东汉班固的《西都赋》中,后以车马在路上经过后扬起的尘土,比喻都市名利。如今从山顶俯看城市,霾给“红尘”一词赋予了更加形象的画面与意境。

遗憾的是,滚滚红尘阻碍了我们观赏城市中真实的风景。

人类可以仰望250万光年外的恒星,却难以在平地看到5公里外的地平线
当我们把目光投向星空,千亿颗恒星的光线几乎不受阻碍地传递到我们眼中。人类肉眼能看到的最远天体是仙女座大星系,它距离我们250万光年,也就是2365万亿公里;而在地球上,我们的视线却不得不受到大地的阻隔。探索北京的极限能见度,不仅仅要考虑雾霾的影响,还必须考虑地球本身曲率决定的视线几何关系。

如果如古人所说“苍天如圆盖,大地似棋盘”,我们生活在平直无垠的大地上,那么理论上将可以看到无限远之外的地面。但早在古希腊时代人们就注意到,当海面上的航船从远方驶来时,我们看到桅杆后才能看到船体,这足以证明地球表面是弯曲的,而所谓的“地平线”、“海天连线”等等视力极限位置,实际上是我们的视线与地球球体表面的相切处,切点之后的大地已经向下弯曲到了我们无法看到的位置。

人类究竟能看到多远的地平线呢?这个问题并不难回答。

人类能看到多远之外的地平线?勾股定理给出答案
如果将地球看作一个没有高低起伏、表面均匀光滑的球体,那么一个身高1.8米的人能够看到多远的距离呢?根据几何图我们可以看出:地球半径与人的身高之和、地球半径以及人的可视距离构成一个直角三角形。已知地球平均半径是6371公里,经过勾股定理可计算出:身高1.8米的普通人,能看到的地平线距离约为4.8公里。如果人站在山或建筑物上,视野升高,则可以望见更远的距离。



地球的形状非常接近球体,其平均半径是6371公里。假设地球表面平整光滑,使用勾股定理就不难计算出,一个身高1.8米的普通人,能看到的距离约为4.8公里。也就是说,即使天气绝佳,四面平坦开阔,你在平地上所看到的地平线位置其实不足5公里。

“欲穷千里目,更上一层楼”。如果观测位置有所提高,那么能看到的距离自然也会增加。在雷达投入使用前的海战历史中,舰船上都有专人负责爬上桅杆登高瞭望,努力地通过望远镜从海天的连线处寻找对方船只的桅杆或烟囱,以期望尽早获知敌情。

登高望远的作用是非常显著的。北京奥林匹克公园内的观光塔高246米,在塔顶层可以眺望到56公里以外的地表;从海拔680米的定都峰,能够看到93公里以外的地平线;如果你有幸站在世界之巅的珠穆朗玛峰上,理论上的可视地表距离将超过300公里。

不过要注意,如果远处的观察目标本身也高出地平线,则可以不受这个距离限制,能观察到的距离要远得多。

PM2.5低于10 的机会来了!原来北京的东面也可以看到山
雾霾尽散的北京,是怎样的景象?
这可能是目前从北京西山拍摄到最远景物的照片。照片拍摄于2015年6月18日下午,雷雨过后,北京城区的空气质量指数降到10以下,空气清澈如洗。摄影师抓住这稍纵即逝的机会,从定都阁上按下快门。北京一处处标志性建筑在图中纤毫毕现,就连东北方向远处的山峦也十分清晰。经过在地图软件上的对比和精确测量,画面中央的六里坪山竟然与拍摄地定都峰相距150公里!有图有真相,当空气中几乎没有污染物的时候,人们可以从北京西山望到河北省兴隆县境内的山峰。


为了测试从北京西山可以看到多远的距离,我又和朋友一起在不同的天气状况时多次来到定都阁。时至2015年的6月18日,努力终于得到了回报。

那天,北京下起了雷雨,考虑到雨后空气质量可能会转好,我们驱车来到定都峰。沿着盘山路上行时,可以清晰地看到浓厚的积雨云在北京上空移动,大雨如帐幕般洒在城市上。雨幕划过的地方,雾霾被清洗一空,带来了极为纯净的大气。降雨停止后,近至山脚,远至国贸,整个北京城一览无余,很多平日里难识庐山真面目的建筑都历历在目;更为神奇的是,雨后的太阳从云缝中投出一道狭窄的光线,犹如追光灯投射在北城一带的建筑上。

能见度最佳的时间持续了不足半小时,我们抓住机会连续不断地进行拍摄,事后,通过各种地图软件的辅助分析以及精确测量距离和角度,我们获得了一些令人惊叹的发现。

奥林匹克公园的观光塔、鸟巢体育场、盘古大观,这一带地标建筑被阳光照亮;在它们之后,一个形态修长、略呈曲线的建筑犹如巨龙般横卧,那是首都机场的T3航站楼,距离拍摄点已经有50公里。放大图片后,我们可以清楚地看到楼顶那些仅有数米大小、状如龙鳞的天窗轮廓。

将视线投向更远的地方,我们还发现,北京城的东北方居然也处在山峦环抱中。北京人都习惯了从市内眺望西山,而很少会注意东北方向的山峰。根据拍摄角度精确推算,画面中右方的是天津蓟县的盘山,距离定都峰接近100公里;而山峦环抱中的楼群,则是平谷区最繁华的地带。

继续详细检查,我发现东北方的远山上有蜿蜒起伏的线条,它的位置与形态恰好与110公里以外的黄崖关长城吻合。黄崖关的得名,正因为其关城东侧的山岩多为黄褐色,每当夕阳映照时,岩崖金碧辉煌,颇为壮观,而这次我们从上百公里外,拍摄到了“晚照黄崖”的景观。

150公里!从北京西山还能看到比这更远的景物吗?
如果被观测物的海拔高度足够高,人们则可以从更远的地方看到它。河北省兴隆县的六里坪山距离定都阁150公里,如果有比定都阁更好的观测位置,等到空气能见度极佳的机会,从北京西山必定还可以看到更加遥远的高山。

长城仍然不是画面中距离拍摄地最远的元素。在与奥林匹克公园中的观光塔相近的方位角远方有一处山峰,从图像中分析,它的海拔高度大约在1200—1600米之间,对照地图,在100公里的范围内我们没有找到和它相符的地点。我们打开GoogleEarth软件,边滑动着鼠标,边向更大的范围去搜寻答案,终于,在东北方向发现一座海拔1400多米的山峰与图片中的影像完全符合,那是河北省承德市兴隆县的六里坪山,距离拍摄点竟然超过150公里!

事后查阅气象资料得知,由于这场阵雨的洗礼,在一个小时左右的时间内,北京的PM2.5浓度降到了不足10微克/立方米的量级,这令空气能见度得到了大幅度的改善。对于北京而言,这是一年中难得一见的机会。而在这期间我们从京西近郊的定都阁拍摄到东北150公里外的山峰,可能是除航拍之外北京历史上拍摄到最远距离的照片。

经过计算,我还发现了一个有意思的事实:渤海距离北京最近的地方,大约也是150公里。也就是说,如果气象条件良好,中间没有被山峦和建筑阻隔的话,我们登上京西足够高的山峰(经计算,山顶高度需要在海拔1760米以上),或许有可能直接看到渤海。

在北京之外,也有观测者和摄影师关注着自己城市中的空气能见度。据四川省成都市的朋友记录,在天气极好的情况下,不但从市区可以观赏“窗含西岭千秋雪”的西岭雪山,甚至还可以看到120公里外,海拔6250米的四姑娘山幺妹峰。

驱散首都的雾霾,谁在为这件事默默买单?
有研究表明,从北京城若干个气象监测站的历史数据来看,近三十年来北京城区年均空气能见度整体趋势是在上升的。近几年的污染物数据也印证了这一点,如2014年京津冀及周边地区地级以上城市PM2.5平均浓度同比下降14.6%。其中,北京2014年PM2.5年均浓度为85.9微克/立方米,较2013年下降4%。或许正是因为空气质量逐年的改善,在今年我们才收获了这短暂的、从定都峰望到150公里外六里坪山的观测机会。

随着空气污染成为焦点话题,政府和社会各界都为减少污染进行着努力。北京经过数轮大气污染治理,大型的燃煤工业脱硫、脱硝已经走在全国前列,商业用煤已基本被天然气替代。据公开资料显示,北京近两年取消了燕山石化800万吨产能扩建计划,去年压减水泥产能300万吨;为了减少北京周边的雾霾,天津去年全年淘汰燃煤锅炉1387台,压减燃煤200万吨;河北作为全国第一钢铁大省,去年压减钢铁产能3000万吨,相当于巴西全国的钢产量;除京津冀外,周边的晋、鲁、内蒙古等省区也都为防治大气污染而不断地减少排放。

如果没有雾霾,在西山欣赏京城夜景是何等的美妙
夜幕逐渐降临,北京城变得灯火辉煌。雷雨带来了一个能见度极佳的黄昏,让生活在这座城市的人们享受到短暂的愉悦与清爽。今年北京的雾霾较往年减轻了许多,但空气质量指数(AQI)能够低于50,空气状况达到“优”的天数仍然比较有限。

一位从事钢铁行业的朋友曾半开玩笑地和我说,我们在定都阁上拍摄的照片,是以他们工资缩水而换来的。

的确,为治理雾霾而限产,不可避免地对一些产业的发展造成影响。当我们在北京享受越来越多的蓝天和越来越好的视野时,也希望雾霾的治理和经济发展尽可能趋向于协调。如果能解决好二者间的矛盾,我们或许可以更加安心、坦然地从西山鸟瞰京城,眺望远方。

                    
                        
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