这真是个百思不得其解的问题。查了很久，也还是不知道自己有没有查对方向…恳请大气/环境/光学/各种相关的朋友们指点！
不懂就问：同样是夏天蓝天下的积云，为什么（大多数类似的天气里）在我家（华东）看到的感觉对比度很低，没有比如在西欧/西北看到的那么清晰？
这个问题问得的确有点模糊（为解答的困难奠定了基础吧…），但我还是稍微展开解释一下。
- 完全不是在说天蓝不蓝的问题。这里的天可以很蓝，我选的也是天很蓝的日子。
- 可以看到左图里面，任何角度稍低（距离稍远）的积云，连底部都变得模糊了。能分辨得出云底的轮廓，但整个都是灰蒙蒙的，对比度低，不像右图那种即使是远处也朵朵分明。
- 确认了这个天气条件下形成的云的种类和特点应该是相同的。
- 当然没这么傻—都是空气质量优（AQI20-30）的日子，水平能见度都超过10km，风速都比较大，甚至相对湿度都（和在欧洲的日子）没有很大差别（中午60%-70%）。
- 并没有说这是绝对的地域区别—这里也会有清澈无比的日子，只是想讨论大多数类似的天气里观察到的现象。
大气边界层
根据几何和经验，我最开始觉得这个问题的方向应该在于大气里最靠近地面的这一部分，也就是大气边界层。在坐飞机的时候，刚起飞不久，穿过某个并不高的高度（如果有云的话往往是第一个云层的高度）的时候，你会明显感觉到穿出了雾蒙蒙的区域。在这个高度以下都属于大气边界层，而且往往污染物很难向上扩散超出这个高度，所以才会看到飞机上看到的景象。
你看啊，看近的、高的都更清晰，因为光路在边界层里穿过了比较短的路程；反之亦然。很有道理吧？
那区别在哪里呢？我想到的有
- 边界层的厚度，
- 边界层里污染物浓度，
- 边界层里物质的分布。
厚度是比较容易解释也比较容易找到数据的。越厚，光路经过的污染物越多，看起来也就越浑浊。不管是从季节平均，还是这几天当日的Skew-T Log-P来看，都否认了在这种天气里华东附近的边界层更高更厚的说法。反而是新疆啊内蒙古啊那些地方，夏季的边界层才更厚。[1]
那就不得不研究一下边界层里的物质和分布对这种视觉感官的影响了。
是气象条件还是污染问题
是水汽吗？
其实一种比较容易想到的解释，就是在这炎热而湿度并不低的天气里，空气中充满了水蒸汽，而这水汽（像薄薄的雾一样）影响了视线。
但是从物理来说，事情并不是这样。
首先确认一点，气态水，就像空气里别的分子一样，是不会影响视觉清晰度的。（具体来说，只会发生Rayleigh scattering而不会有Mie scattering。）
剩下的热力学，按得分点回答：
- 地表有湿热的空气，在太阳照射下显著升温
- 湿热的空气对流上升（热空气密度低，受到浮力）
- 上升过程中，空气的温度逐渐下降（小学数学题里见过的，爬山每爬多少米温度降低多少度）
- 温度降低使空气中能够容纳的最大水蒸气量逐渐减少；但实际所含的水蒸气不变
- 减少到水蒸汽饱和时，水凝结，这个高度就是云底的高度
在云底以下的高度都不会有水蒸气自己凝结成“雾”。同时这也说明为什么这朵朵白云（积云）的底面往往都是平的：在同一地点，地表空气的湿度相同，垂直方向上气温的变化相同，水汽开始凝结的高度相同。
是PM2.5吗？
虽然已经确认过这几天的空气质量都是优，但还是不能忽视这个可能性。有没有可能地面上污染物少，但头顶上有一层？
污染物之所以会被限制在边界层内，是因为边界层顶部的一层“盖子”—逆温。上面说到，一般越往高处走温度越低；但走到了这层盖子的高度时，趋势反了。在这比较薄（几十米）的一层空气里，越往上温度越高。原来从地上热腾腾往上窜的空气，到了这里之后发现周围竟然反而比自己更热了，失去了浮力，所以不再上升。
盖子盖的越牢，污染物越被限制在边界层里，越不容易扩散。比起西部地区，华东在夏天的逆温频率高出很多。[2]这是否影响了空气中污染物的分布，从而影响了视觉效果呢？
大多数污染物都源于地面，要是考虑扩散的话，肯定是地面浓度高于高空浓度。此外，边界层的一大特点就是白天在对流气流的作用下，呈现均匀混合状态。[3]综合这些已经被广泛接受的证据，我不相信是单纯的例如PM2.5污染物的影响。
是水汽和污染物的共同作用？
就像可乐里撒盐会起泡，异相成核（heterogenous nucleation）是不是也能帮助污染物和水蒸气结合在一起呢？
对于在美国观察到的类似现象，这似乎是一种被认可的解释。[4] 洁净的空气中的水蒸气不会（在云层以下）凝结，但遇到了污染物，例如亲水的硫化物（特别是$\ce{SO4^2-}$），就会依附在上面，形成稳定的小液滴。这些颗粒很小，可以悬浮在空中形成气溶胶；但显然比单独的分子大很多，可以有效地散射光，在视觉上显著地影响色彩饱和度和对比度。[5]
实验[6]中也发现，湿的气溶胶颗粒对光的散射能力比对应的干颗粒强很多。对国内南方雾霾的研究中[7]也发现，空气中的相对湿度对散射能力的影响是指数级的（嗯？原文是这么写的，图上fitting给的是polynomial？）。
这我就有灵感了！
假设空气中的干污染物和水蒸气在边界层里是完全均匀混合的。按前面说到的规律，越往高处，空气中能够容纳的水蒸气减少但实际含水量不变，也就是说相对湿度是逐渐上升的。那么，散射能力也逐渐上升，水平能见度下降。所以，即使地面上水平能见度很好，抬头看同样距离之外的云就没那么清晰了。
听起来特别有道理，但声明一下此段纯属推测。
也说不定值一篇Nature呢？
虽然可以说通为什么看云可能模糊，但这样的解释还是有两点问题：
- 已经选择研究了相对湿度接近的日子，那华东和欧洲的视觉感受为什么还是不同？难道是因为对湿度敏感到58%和60%之间的区别都能显著影响能见度了吗？
- 附近硫化物的排放量已经相当低，在空气好的日子里和欧洲区别很小。
大气化学反应
变量控制得这么严，剩下的最大区别就是温度了。见到化学反应和温度，先想到反应速率加快，但不只如此。
在大气中发生的极为复杂多样的化学反应中，一个很重要的中间物质就是OH自由基。它极为活泼，除了可以和常见污染物$\ce{CO}$, $\ce{NO_x}$, $\ce{SO_x}$反应，还能和$\ce{CH4}$以及各种其他挥发性有机分子反应。在这些大气中的化学反应生成的污染物就是二次污染物。
OH自由基从哪里来？那多半是有水参与的。
这个反应是对流层里生成OH的主要途径，而在这个反应平衡里涉及到了水分子的浓度。即使相对湿度相同，在温度更高的空气中含有的绝对水量更多，所以水分子浓度更高，因此对OH自由基的生成更有利。很多被氧化之后的物质可能变得亲水，也可能改变了饱和蒸气压，而这些都有可能增加气溶胶的浓度。
式中的另一项，也就是氧原子，需要在紫外线的照射下由臭氧（$\ce{O3}$）通过光化学反应得来。纬度更低的地区，阳光更强，也有助于氧原子的生成。
因此推断，即使气象条件相同，一次污染物含量完全相同，纬度更低、温度更高的地区也更易生成二次污染物。
另外也许值得一提的是，由于小分子有机化合物也参与这些反应，而这个指标（VOC）并不出现在常见的空气质量预报/监测里，所以这可能是个没有控制好的变量。有研究显示华东的VOC污染相对较高。[8]
所以要怎么解释看到云朵的不同呢？是上面提到的可能性叠加起来的后果，还是我还完全没有意识到问题的主要矛盾在哪里？有想法的来讨论一下呗……
- doi:10.1002/2013JD020147
- doi:10.1007/s00704-021-03536-w
- Lee, Fundamentals of Boundary-Layer Meteorology, 2018
- https://www.spc.noaa.gov/publications/corfidi/hazeintro.html
- doi: 10.17226/2097
- Eldering & Cass, Atmospheric Environment Vol. 28, No. 16, pp. 2733-2749, 1994
- doi:10.1016/j.atmosenv.2019.116918
- doi:10.5194/acp-11-4105-2011