城市霧霾增多，是因為大面積建風電場擋住了風？專家回應說：大范圍內，風電場不會擋住風，更不會帶來霧霾，霧霾主因是污染物排放增多。
歐洲的民意測驗顯示，約有75%至80%住在風電場附近的居民支持風電。多數居民認為風機不會影響環境，反而是一道風景線。（圖：free-photos@pixabay）
近期，社會上又有一種聲音出現，即建設風電場，會產生擋風墻效果，影響風的流動性，破壞生態環境。這種觀點和前些年有人提出的“大規模建設風電場后風機擋住了風的流動導致霧霾加劇”、“內蒙古的風電場偷走了北京的風”等缺乏知識、缺乏邏輯的說法如出一轍。
風機會不會偷走風？大規模建設風電場會不會導致霧霾等污染現象的增多？針對這些問題，很有必要請專家來回答。風能專委會CWEA特將前幾年關于“風電是否會偷走城市的風并帶來霧霾”的專業觀點匯總成文，供業內外參考：
一、中國國家氣候中心研究員朱蓉：《大規模風電開發對城市大氣環境污染影響的初步研究》
2014年5月《風能》雜志發表國家氣候中心朱蓉研究員的文章，文章指出：通過分析河北北部及周邊內蒙古風電開發區域內的近53年氣象站10m高度風速長年變化規律，以及近53年北京市、天津市和石家莊市通風量的長年變化規律，可以認為，到目前為止河北北部風電開發對京津冀大氣污染擴散條件沒有明顯影響。近3年以來（相對2014年），京津冀地區的主要大氣污染物排放量居全國首位，是導致京津冀灰霾天氣頻頻發生的根本原因。重污染天氣的形成，污染物排放量大是根本原因，不利于擴散的氣象條件是直接原因，區域污染和本地污染的疊加是重要的因素。因此，就現階段的持續時間長且覆蓋范圍大的重污染天氣來說，風電開發的大氣污染環境影響可以忽略不計。
文章中提到了一些具體的數據，可參考：
1、美國斯坦福大學Maria通過建立風電機組葉片與大氣相互作用的動量參數化關系，估算由于大型風電場建設帶來的全球和區域大氣能量的損失。結果表明，如果全部用風能滿足全球對能源的需求，風能開發對1000米以下大氣層能量的損失大約0.006%-0.008%，比氣溶膠污染和城市化對大氣能量的損耗小一個量級。幾乎可以忽略不計。
斯坦福大學學術論文-大規模風能對大氣的影響：
即便全部換為風能，風能開發對1000米以下大氣層能量的損失也只有大約0.006%-0.008%，幾乎可以忽略不計
2、丹麥科技大學Risoe實驗室Frandsen通過加大中尺度數值模式中的地表粗造度，設置了9000平方公里范圍的大規模風電場，用數值模擬方法研究大型風電場的局地大氣環境影響效應。結果表明，大型風電場下風向風速減弱的影響經過約30km-60km的距離以后就可以恢復。
3、國家氣候中心在河北北部及周邊內蒙古區域內選擇了與風電場集中建設區域較近的11個氣象站，另外還選擇了受周邊環境變化影響較小的北京密云氣象站，研究1961年-2013年氣象站觀測風速的長年變化(圖3)。
圖3 12個氣象站1961年-2013年平均地面風速（10m高度）的長年變化
從圖3可以看出，1961年-2013年12個氣象站10m高度年平均風速總體上都呈下降趨勢。內蒙古四王子旗、化德，河北張北、懷來和樂亭的地面風速在60年代末和70年代初較長年平均明顯偏高，70年代末以后風速一直趨于減弱。其他各氣象站的地面風速長年代變化不是很明顯，但總體上也是呈減弱的趨勢。
表1列出了12個氣象站1961年-2013年平均地面風速的長年變率，可以看出，地面風速減弱最快的是內蒙古四王子旗和河北張北，大約每年減小0.047m/s;其次是內蒙古化德和河北樂亭，分別為0.040m/s/a和0.042m/s/a;年平均地面風速減弱最慢的是河北圍場和豐寧，均為0.006m/s/a。氣象站地面風速減弱的長期變化趨勢形成的原因，有氣候變化背景的作用，也有城市化給氣象站周邊環境帶來的影響因素。總體來看，12個氣象站地面風速的變化基本上是漸進的，沒有看出有外力影響下的突變。尤其是在2006年-2010年風電開發突飛猛進期間，12個氣象站均沒有出現風速減弱速度加快的現象。這說明河北北部及周邊內蒙古區域內目前規模的風電場建設，對整個區域的地面風速變化沒有明顯影響。
4、從上圖4可以看出，在2006年-2010年河北北部風電高速發展期間，北京市、天津市和石家莊市的通風量變化沒有出現明顯加快減弱的現象，說明目前河北北部風電開發對京津冀地區的重污染天氣的形成沒有構成影響。
國家氣候中心研究得到的京津冀重污染天氣的氣候學成因還有：冬季降水日數明顯減少;不僅地面風速減小，高空風速也在減小;對流層底層垂直逆溫增強;相對濕度長年變化也呈減小的趨勢，造成霧日數減少、霾日數增加。
5、河北省各種大氣污染物的工業排放量和機動車排放量都位于全國前列、或是首位。尤其是2011年以后，氮氧化物和顆粒物或煙(粉)塵的排放量穩居全國第一位。因此，造成京津冀地區重污染天氣的第一要素應該是過量的大氣污染排放，相比之下，風電開發的大氣污染環境影響微不足道。
二、李汀：分析風電場對風速的影響，不能不講邏輯
2014年12月，中國科學院氣象學博士后李汀發表過一篇分析文章，《誰偷走了你的邏輯》，批駁了“風機偷走了北京的風”的文章。 文章事實部分引用了朱蓉研究員文章中的一些內容，并從邏輯方面，批駁了“因為內蒙古建了風電場，北京來了霧霾”之間無邏輯相關性的一些觀點。
以下為李汀博士全文：
最近，一篇名為《誰“偷走”了北京的風》的文章（注明來源于《中國國家地理》），在微信朋友圈中廣為傳播，并在微博上被一些報刊媒體的官V推薦轉發，引起了不少關注。
文中關鍵性的論述如下：
1、內蒙古風電大發展始于2008年，京津冀霧霾天氣是從2008年開始劇增，兩者之間存在“令人驚詫的巧合”。至于到底只是巧合還是有因果關系呢？目前尚無“可靠的研究和確鑿的結論”。
2、風電場對局地風速有明顯影響，還能影響高空風速，“對整體風力產生削弱作用”。
3、2013年北京風力出現“斷崖式的暴減”，“無獨有偶的是”，2013年內蒙古電網風電裝機容量也從2012年的1004萬千瓦，“驟增至1848.86萬千瓦”，“兩者之間的同步性倒是令人咋舌”。“更令人不安的是，北京上風口張家口地區，風力發電也突飛猛進”。
4、“根據能量守恒定理，架在內蒙古地區的無數風機必然要截取巨量的風能。”“不難想象，由于超大規模的風力發電廠的消耗，很大一部分冷空氣已經很難像以往那樣越過陜西、山西，到達中部的河南，形成降雨。它們驟然停滯在了華北平原，再與京津超級城市群中的熱空氣發生強烈對流作用，形成突如其來的降雨，卻使得中東部地區遭遇連綿干旱。”“近年來，中國遭遇的各類極端氣候災害，似乎正是這一運轉模式的翻版。”“北京這些標志性的突發氣候事件，或許并不是無緣無故發生的。”
5、“時至今日，科學家們基本認同風能開發會導致局部地區風速減慢的觀點，但是否會減弱大氣環流，目前尚沒有定論。”“令人憂慮的是，中國的風能開發在缺乏對于氣候影響的整體性評價的前提下仍在突飛猛進。”
我認為，這篇文章（以下簡稱《誰》文），在風力發電場對氣候的影響問題上，存在著重大誤導性：首先是事實方面有誤導，其次是邏輯方面有誤導。
先說事實部分：
《誰》文中說：“內蒙古的風電大發展與京津冀爆發大面積霧霾之間，究竟是純粹的巧合，還是略有影響，抑或構成因果關系？目前并沒有可靠的研究和確鑿的結論。”篇末又再次強調：“時至今日，科學家們基本認同風能開發會導致局部地區風速減慢的觀點，但是否會減弱大氣環流，目前尚沒有定論。”
——誰說沒有“可靠的研究”沒有“確鑿的結論”沒有“定論”的？！
《Nature》上發過通訊文章，氣象學家Robert Vautard及其團隊，利用區域氣候模型，對歐洲2012年全部風力發電場，以及未來（至2020年）即將建設的風力發電場，進行了測定。結論顯示，風力發電場對氣候產生的影響非常微小，甚至不如自然氣候本身的變率大。
另外，就別說“目前”了，早在2011年，內蒙古赤峰市就曾組織氣象專家們發布了《關于風力發電對氣候變化影響的評估報告》，對當地3個風電場（克旗達里風電場、右旗翁根山風電場、翁旗燈籠河子風電場）的氣象要素進行分析對比，發現其風速、氣溫、蒸發量、降雨量等變幅，均在正常范圍區間內，并沒有超遠氣候變化本身的變率。同時，還與另外7個沒有建設風電場的旗縣進行對照，其氣象要素的變幅也在正常范圍區間內。
內蒙的風速在正常范圍內，那北京和河北呢？
中國國家氣候中心做過研究，在河北北部及其周邊內蒙古區域內，選擇與風電場集中建設區域較為接近的氣象站（內蒙的四王子旗、化德、朱日和、多倫，河北的張北、沽源、懷來、圍場、豐寧、樂亭、黃驊），加上密云氣象站，共12個氣象站。研究表明，這12個氣象站的地面風速確有減弱趨勢——但是請注意！不是在風電開發期間（2006-2010）減弱的，而是從1961-2013年一直都在減弱。究其原因，主要有兩個：一是全球氣候變化的大背景；二是城市化進程。這種風速的減弱是漸進式的，沒有發現外力影響下的突變。尤其在2006-2010年風電開發突飛猛進的時期，均未出現風速減弱上的突變。
北京風力減弱的趨勢是從70年代就開始的，那與2006年之后才開始的風電大發展，又怎么構成“純粹的巧合”？更別說什么“構成因果關系”了！《誰》文中說“2013年北京的風力如同斷崖式的暴減，引發了人們的諸多猜想”，請問2013年這個“斷崖”時間點是怎么選出來的？
《誰》文中還說，“根據能量守恒定理，架在內蒙古地區的無數風機必然要截取巨量的風能。”——請問“巨量”這兩個字有數據支撐嗎？
美國斯坦福大學Maria的研究顯示，即使——請注意即使是讓步假設——即使把全球所有的能源需求都換做風能，大氣層1km以下的能量損失也只有0.006-0.008% 。這談得上“巨量”嗎？
《誰》文中又說，“在丹麥一個風電場進行的觀測表明，進入風電場的風速是8至9米/秒，經過風電場運行對風量的吸收后，在風電場的下風的風速明顯減弱，其下風處6公里的風速與原有風速比率為0.86，下風11公里處的比率是0.90。”
我想說明的是，風電場所處的小區域，風速的確是會有減弱，但是關鍵在于，這種減弱能輻射多遠？持續多久？是不是真的能從內蒙撐到北京？
丹麥科技大學Risoe實驗室Frandsen用數值模擬方法研究大型風電場的局地大氣環境影響效應，其研究表明，在大型風電場下風向所存在的風速減弱，只要經過30-60km的距離就可恢復。所以，內蒙和北京離多遠？
既然，風電場對自然界風力的消耗非常小，對風速的減低也能在30-60km之后恢復。那內蒙的風電場是如何影響到北京的風的呢？
《誰》文中推敲：“不難想象，由于超大規模的風力發電廠的消耗，很大一部分冷空氣已經很難像以往那樣越過陜西、山西，到達中部的河南，形成降雨。它們驟然停滯在了華北平原，再與京津超級城市群中的熱空氣發生強烈對流作用，形成突如其來的降雨，卻使得中東部地區遭遇連綿干旱。”
這一段“不難想象”，有任何理論支撐和數據支撐嗎？這一串關于冷空氣如何車馬疲憊、如何中途驟停、如何偶遇津京熱空氣、如何還造成中東部干旱之類的……好在文中自己都說只是“想象”。
一篇帶有科普性質的文章，在基本的科學事實上缺乏調研，在支撐全文的重要思路上全憑想象，這樣的文章是怎么獲得《中國國家地理》這樣級別與影響力的雜志認可和推薦的？
有的人辯解：你說的這些都太專業了，難怪人家作者和雜志社都不知道嘛！
我下面要說的就是，即使一個沒有氣象學知識背景的人，也能發現上述思路的不靠譜之處，因為這種思路的最大問題，在于——邏輯。
《誰》文中最重要的論證點有兩個：
1、從現象上看呢，內蒙風電發展和京津冀霧霾劇增，存在時間上的同步性，由此懷疑這其中有因果關系。
2、從道理上說呢，根據能量守恒定理，風電要截取風能、轉化成電能，那風能自然減少了，那冷空氣自然就減弱了，那吹到北京的風自然就變小了，那霧霾自然就無法吹散了，就劇增了。
——哎呀媽呀妥妥的，現象和道理都對上了！到底誰“偷走了北京的風”，你們明白了么？
誤區1：相關性與因果性
就算——請注意就算也是讓步假設——就算內蒙風電發展和京津冀霧霾劇增在時間上真的一致，這叫相關性；而內蒙風電發展導致京津冀霧霾增多，這叫因果性。相關性和因果性之間相隔十萬八千里。
舉個例子：
某學生宿舍樓長大媽長期觀察男生樓某男生和女生樓某女生，發現他們倆經常都在早上7點50分出門。樓長大媽兢兢業業統計了整整一學期的樣本量，基本如此（高相關性）。天吶這說明神馬？
樓長大媽一分析，這有如下幾種可能（邏輯因果性）：
1、因為女生要出門，所以男生才出門（矮油好甜）
2、因為男生要出門，所以女生才出門（你想得美）
3、因為男生和女生都要去上課，走到教學樓10分鐘正好8點打鈴，所以出門時間恰好一致（世界真無趣）
4、不知道（大媽忙著呢）
然而，樓長大媽二話不說毅然決然就選擇了第一種可能，四處八卦這男生狂追這女生……
——對于生活中的邏輯荒謬，大部分人還知道躲，但涉及科學問題，則總有人前仆后繼地往“相關性=因果性”的大坑里跳。
就算內蒙風電發展和京津冀霧霾劇增在時間上完全同步，又怎樣？
1、因為風電發展所以霧霾劇增
2、因為霧霾劇增所以風電發展
3、純屬巧合
4、不知道
所以作者是怎么一眼挑中第一種可能的？
除此之外，網絡上盛傳的各種諸如“因為近年來沙塵暴少了，同時霧霾多了，所以是三北防護林擋住了大風來吹散霧霾”之類的“學說”，以及各種諸如“因為某人吃了某藥，并且某人死了，所以是某藥把某人藥死的”之類的臆斷，無不盡出于該邏輯陷阱。
其實嘛，混網絡，只要牢記“相關性不等于邏輯因果性”這一句話，就已然可以破掉大半網絡偽科普。
另外，大家對比《誰》文和樓長大媽的例子，也不難發現兩者還有巨大差異，那就是——人家樓長大媽好歹統計了一個學期的樣本，這才是高相關性；而內蒙風電發展和京津冀霧霾劇增在時間上一致，這充其量算是“偶然同步性”。
高相關性是需要統計檢驗來證實的，你一共才統計一次，這一次恰好中了而已，這真的連“高相關性”都談不上，就更別說什么因果性了。
哦，我一輩子感冒100次，其中一次吃了橘子，我就統計這一次，然后說因為吃了橘子所以患上感冒——這荒誕性已經遠超樓長大媽了啊！
請問理解上述這點點邏輯，需要氣象學專業背景嗎？
誤區2：脫離量級談影響
昨天氣溫20度，今早一起床，你媽跟你說：降溫啦！快快加衣服！秋褲和羽絨服統統套上哦寶貝兒！
于是你穿成熊去上班，在路上熱成狗！
你回家怪你媽，你媽說：是降溫了啊！降了0.1度！
——這就是脫離量級談影響。
是的，風電場是會消耗風能——問題是消耗了多少呢？消耗0.001%和消耗50%能是一回事兒嗎？
人人都知道吸煤氣會中毒，但是吸一口會中毒么？
請問理解這點點常識，需要氣象學專業背景嗎？
《誰》文中用以支撐其主要邏輯的一番洋洋灑灑的推斷，都建立在“量級”基礎上——風電場對于風能的消耗必須大到足以削弱冷空氣的程度。然而這一關鍵點，作者卻在有意無意間忽略掉了。當然我前面已經說了，即使把全球所有的能源需求都換做風能，大氣層1km以下的能量損失也只有0.006-0.008%。
不過說起來，我覺得作者還是心里有數的吧，不然他就不會信手寫下“巨量”和“很大一部分”了——“內蒙古地區的無數風機必然要截取巨量的風能”，“由于超大規模的風力發電廠的消耗，很大一部分冷空氣已經很難像以往那樣越過陜西、山西，到達中部的河南，形成降雨。它們驟然停滯在了華北平原，再與京津超級城市群中的熱空氣發生強烈對流作用，形成突如其來的降雨，卻使得中東部地區遭遇連綿干旱。”。
所以，作者對于“一切脫離量級談影響都是耍流氓”這一點，到底是懂，還是不懂呢？
有些人跟我說，《中國國家地理》又不是學術期刊，不懂氣象很正常嘛……
沒錯，我們不能要求所有涉及專業領域的文章，都由專業研究人員來寫，這不現實。我們也不可能要求一個記者或者撰稿人或者編輯，通曉各個專業的知識，這更不現實。
但是，一篇文章，能夠被《中國國家地理》這樣級別與影響力的刊物在微信上推送、在朋友圈里廣為轉載、被一些嚴肅媒體的微博官V轉發傳播，這樣的文章，難道不應該至少有邏輯嗎？！
如果內蒙的風電真能偷走北京的風，那么是誰偷走了你的邏輯？
——假如有的話。
作者 | 李汀 中國科學院氣象學博士后
三、打破“北京風被偷走”傳言，遠景能源攜手美國國家可再生能源實驗室發布白皮書
遠景能源與美國國家可再生能源實驗室（NREL）、美國科羅拉多大學2016年聯合發布《內蒙古的風電場會影響北京的空氣質量嗎》白皮書。這是全球首個回答內蒙古的風電場是否影響北京空氣質量的白皮書。
2013 年4 月30 日17 時41 分觀測的歐洲北海南部RADARSAT-2 強度圖，藍線代表風場，紅色箭頭為風場尾流路徑 (Hasager 等 [2015]).
白皮書通過數據分析、仿真和實際數據，揭開了風與風電場以及風流變化這一物理世界的關系，結果表明，北京的霧霾天氣，不僅不是由內蒙古的風電場引起風速減弱造成的，甚至都不會對其產生影響；事實上，霧霾應該歸因于排放顆粒物的增多。
白皮書認為，即便是在海上，衛星觀測到的風電場尾流影響只能影響到下游30公里處。在平坦草地情況下，即便在夜間尾流最強情況下，尾流的影響在60公里處也基本檢測不到。而包含實際地形和植被的情況下，這種影響不超過25公里。
Vautard 等人（2014）發現在歐洲，即使在風場的周邊，平均的冬季（12 月、1 月、2 月）10 米處風速減小也是小于0.1m/s（圖4）。對于內蒙古和北京周邊這樣復雜的地形，我們預計風場開發對于風速的影響也會與此相似。
四、綜上所述，霧霾增多，風電場不要背鍋！
風電場不會擋住風，更不會帶來霧霾，霧霾主因是污染物排放所致。相反，為了降低城市霧霾，應該更多發展清潔能源。只有發展更大比例的可再生能源，才能還我們一個干凈的天空。CWEA
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