沙塵暴的原因,找到了!


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沙塵暴的原因,找到了!

“人們至少要每年一次做好準備,對付來自蒙古沙漠的大風沙,…屆時天空陰暗,太陽看起來泛著黃色。塵土很像一朵厚厚的雲,它鑽進人們的耳朵和鼻孔裡,弄的滿嘴砂礫。”

這是林語堂回憶北平20世紀上半葉的文字。近百年的時間裡世界格局都已經變化了數次,現代化的力量讓生活天翻地覆,但對沙塵暴的無奈卻何其相似。

是了,這是青春年華的氣味▼

2021年3月15日,西起喀什,東至哈爾濱的廣大地區陷入一片揚沙之中。帝都朋友圈攝影大賽如約而至,這喚起了很多北京孩子的小學記憶,也讓北漂的南方朋友們體驗到了北方都市的獨特景象。

這樣的天氣,最適合拯救世界了(圖:網絡)▼

為什麼本應萬物生長的美好春季偏偏會刮起沙塵暴?這些沙塵究竟從哪裡來?說好的春風十里怎麼就變成瞭如此的樣貌?

這次從東到西,北方省份一個都沒放過

(參考:中央氣象台-全國沙塵天氣預報)▼

沙子從哪裡來

沙塵暴並不是一件近代才出現的新鮮事物,《漢書》中就記錄過:“夏四月,黃霧四塞。博問公卿大夫,無有所諱。”

唐代邊塞詩中,沙塵暴更成為描摹邊塞地區嚴酷環境的重要意象。意氣風發時則如“大漠風塵日色昏,紅旗半卷出轅門。前軍夜戰洮河北,已報生擒吐谷渾。”熾熱的豪邁表露無疑;思鄉心切時則有“出塞復入塞,處處黃蘆草。從來幽並客,皆共沙塵老。”蒼白的無奈點到即止。

古代邊塞難啊

北邊是蒙古高原大戈壁,西邊是西域大沙漠

春風是如此短暫,日常都是在吹沙

(圖:NASA-2013年3月9日)▼

“異常”的天氣現象總能引發觀者心中的種種不輕易表露的情感,古人不朽的詩文與今天速朽的朋友圈何其相似。可見沙塵暴是中國邊疆地區自古以來就並不罕見的天氣現象,我們的民族已經對它感慨了幾千年。

千年來沒有改變的一點是,沙塵暴只眷顧北方人,因為它的形成需要三個要素——沙源、不穩定的大氣環流和強風。

大風刮起來,已經認不出下圖哪是哪了

(圖:NASA-2011年5月11日)▼

一旦三者同時具備,強風便會從地面捲起大量沙塵,沙塵過境之處,空氣變得污濁,水平能見度也會明顯下降。而不穩定的大氣環流讓沙塵得以被強風攜帶到更遠的地方,否則沙塵會被更快削弱、阻擋,絕不可能讓小半個中國淪陷。

原以為這是一張內陸衛星圖,沒想到是沿海

可惜我只能找到這麼多了

各位列文虎克,你們還能找出更多城市麼?

(圖:NASA-2010年3月20日)▼

日常用語中的“沙塵暴”,其實指的是沙塵天氣。而沙塵天氣又以能見度、空氣渾濁度、風力大小等標準分為五個等級,分別為浮塵、揚沙、沙塵暴、強沙塵暴、特強沙塵暴。而本次沙塵天氣屬於十年一遇的強沙塵暴。

也正因有多種要素限制,沙塵天氣通常會突然發生,只持續較短時間,便會結束。時間雖然短,它卻能帶來極大的危害性,是一種災害性天氣現象。

動物也無法倖免

(圖:圖蟲創意)▼

本次北京沙塵天氣的沙源來自蒙古國南部,這裡是一片面積高達130萬平方千米的巨大沙漠的組成部分(另一部分在中國境內),橫跨東戈壁省、中戈壁省、南戈壁省、戈壁阿爾泰省。就像古漢語中江特指長江,河特指黃河一樣,這片沙漠名稱也非常直接,就叫戈壁沙漠,它便是劃分漠北蒙古和漠南蒙古的那個“漠”。

這是一條相當廣闊的荒漠地帶

大風吹起來,風沙的輻射範圍還會更大更大

(底圖:在意空氣)▼

蒙古國的國家能力目前尚不足以應對非法採煤、過度放牧的問題,以至於首都烏蘭巴托早已不是想像中靜謐的漠北天堂,而是一片深受虛假城市化、空氣污染之苦的臃腫城市。對如此廣大,乾旱的沙海進行有效的綜合治理也就更無從談起了。戈壁沙漠自然就成為沙塵暴取之不盡的沙源。

烏蘭巴託所在的蒙古北部已經是相對濕潤的地區了

再往北是更濕潤的森林地帶

往南則從草原逐步過渡到茫茫大漠

(烏蘭巴托周邊,圖:shutterstock)▼

其實,受本輪沙塵天氣影響最嚴重的地區並不是北京,於國外是蒙古國,目前已經造成數人死亡,數十人失踪。

於國內是黃河幾字灣周邊,即寧夏和內蒙古的巴彥淖爾與呼包鄂地區。這裡不但會受到蒙古國沙源的影響,其周邊就有巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、毛烏素沙地等中國八大沙漠中的四個。只不過受限於人口規模和經濟政治地位,這裡往往不受區域外的人關注。

也就是這一區域

可以說是中國阻擋沙漠化的前沿,非常重要

(底圖? 2008-2019Chelys srl)▼

之前地球知識胡局捐助的公益林也建於這一區域

點擊下圖查看相關▼

風沙如何來

秋冬季節,大陸降溫快,海洋降溫慢,大陸的溫度會比海洋更低,靠近地面的空氣同樣如此。而歐亞大陸作為世界上最大的大陸,這種海陸熱力性質差異表現得尤其明顯。在亞洲內陸高緯度的蒙古國北部、或以北地區,空氣尤為寒冷緻密,自然要向周邊溫度較高、密度較低的地區擴散。由此便出現了一個影響範圍幾千千米的順時針旋轉氣團,這就是蒙古-西伯利亞冷高壓。

就屬你最顯眼

(地圖:Wikipedia @Sinysee)▼

高壓生成後會向東南方移動,帶來大風和降溫,讓冬季的亞洲東部比同緯度其他地區更為寒冷。在高壓裹挾的冷氣團向南“傾軋”暖氣團的過程中,大氣環流變得不穩定,所以秋天沙塵暴多發。而冬季,中國北方已經被冷氣團控制,南方距離沙源太遠,所以冬季雖然會刮起寒冷的北風,卻很少見到沙塵天氣。

雖然不見沙塵,但極地渦旋南下還是非常可怕的

氣候變化導致的各種災害越發顯現

(今年年初的超級寒潮)▼

原本的高壓向南移動後,因為海陸熱力性質差異沒有逆轉,西伯利亞還是會再次生成新的高壓,周而復始,帶來一輪輪的寒潮。當春季到來,太陽直射點即將北移至北半球,北半球接受到的太陽能越來越多,並帶來氣壓帶風帶的北移。此時冷氣團與暖氣團此消彼漲,南方的暖氣團再次北上,與南下的冷氣團再次相遇,大氣環流變得不穩定。

一月初(上)與三月初(下)

冷空氣向北方退卻了

但中國北方到蒙古國的沙漠地帶也成了交鋒前線▼

所以從2月中下旬,中國北方開始出現沙塵天氣,3月後進入高發期,4月通常為沙塵天氣出現的峰值。進入5月暖氣團控制地區越來越多,越來越靠北,而冷氣團變得非常弱勢,沙塵天氣出現頻率開始下降。

一月初(上)與八月初(下)▼

具體到本次沙塵天氣。新一輪南下的冷空氣非常強勁,在蒙古國境內刮起了每秒20米的強風,經過戈壁沙漠時捲起了大小沙塵。從直徑5-0.05毫米的沙,到直徑小於0.05毫米的塵都被捲起。受重力和地表建築物、植被的影響,直徑較大的沙很快落下,塵則隨著風繼續南侵。

3月14日左右,冷氣團抵達中國,並將南方暖氣團與被“曬熱”的上一輪冷氣團擠逐漸擠壓到長江沿線一代,來自蒙古國的塵被刮到北京。而黃河幾字灣周邊因為有就近的沙源,所以表現為強沙塵暴,而北京等華北城市,能見度在500米至1千米之間,也達到了沙塵暴級別。

大規模重度污染來得如此之快

沿著沙漠帶橫掃中國北方

(圖:彩雲天氣)▼

防沙多年有用嗎

其實,北京的沙塵暴在以前更為嚴重。

受不合理開發的影響,到1966年時,北京的沙塵暴天氣創造了20天的紀錄。那時離北京最近的沙源是僅僅180千米之外河北承德的塞罕壩,所以那時北京的沙塵暴,是刮到嘴裡可以嚼出顆粒感的真正的沙塵暴。

如今的承德塞罕壩,環境比曾經已經改善很多

(圖:ImZ318-圖蟲創意)▼

70年代風沙依舊頻繁,為了改變這一環境問題,1979年,三北防護林工程正式上馬。這一工程西起新疆的烏孜別里山口,東至黑龍江賓縣,分三個階段、八期工程進行,規劃造林5.34億畝,預計到2050年正式完成。

三北防護林工程範圍與中國風沙帶區域大致對應

(向右滑動,三北防護林工程大致範圍)▼

植物的根係可以固定住土壤和砂礫,起到減少沙源的作用,成林後還可以減緩北風,過濾風沙,降低沙塵暴的強度和頻率。

如今三北防护林的建设已经成果初现,沙尘经过越来越密,越来越厚的防护林,被显著减弱、过滤,让近年来北京每年的沙尘暴天数,确实呈现出波动下降的态势。从60年代的年均5.3日,6.6小时,变为80年代的年均0.9日,0.72小时5年未发生,再变为变为2010年代的年均0.1日。不光是北京,全国沙尘天气的也下降到2011-2019年的,年平均11.4次。

當然,建防護林並不是指要在廣大的範圍內種樹

北方沙化最嚴重的其實是曾經的草原

而草原生態與沙漠生態都相當脆弱

除了種樹,如何逐漸恢復沙化的草原才是治本

(圖:圖蟲創意)▼

防护林抵御沙尘暴效果确实显著,但是,做不到杜绝风沙天气。因为沙尘中沙的高度通常只有40厘米,地表植被可以很好的起到阻挡、过滤的作用。但是轻飘飘的尘可以被上升气流刮得很高,甚至进入距地面5000米左右的平流层,对此植被能起到的作用非常有限。

秋冬季節的西伯利亞高壓不會消失,強風和不穩定的大氣環流就不會消失。想徹底解決沙塵天氣,就只能解決沙塵暴沙源,但這同樣並不現實。

治理沙源才是根本,但是也最難

(科爾沁塔敏查干沙漠,孝莊太后很傷心)

(圖:yangyi380-圖蟲創意)▼

防風固沙需要成本,也需要自然條件。植樹造林可以把年降水量490毫米的塞罕壩變成森林;把沙化的草原逐漸恢復成綠地。但是對於面積過於巨大,距海過於遙遠,蒸發量巨大的地區,植物種植之後能否存活就是個問題了。

而且還要進行農業開發

水源往往在農業之外就所剩無幾了

(西遼河流域,圖:google map)▼

經過對於環保的重視和多年的環境治理,西北地區的年降雨量呈現出波動上升趨勢,但是,其上升幅度很小,平均每十年只增加0.11毫米,部分地區的降水量甚至呈小幅下降趨勢。西北地區的防風治沙工作依舊不簡單。

內蒙古東部降水量尚可支持相當規模的草原

到了西部則愈發惡劣

廣闊沙漠與蒙古的戈壁省連為一體,只能遏制其擴張▼

更尷尬的問題在於,最重要的沙源在蒙古國,中國顯然無法直接把三北防護林擴展到他國境內,只能依賴於國際合作,而戈壁沙漠自古環境惡劣,想要改造恐怕成本巨大,且結局難以預料。

所以未來北京的沙塵暴可能會成為歷史,但是揚沙、浮塵天氣消失的可能性不大。不如換種心態來面對這些自然現象,想到那些飛上5000米高空的塵穿越荒野、農田與城市,最終降落到海中,成為浮游生物饕餮的營養物質,最終隨著食物鏈滋養整片海洋,沙塵是不是也變得浪漫了起來。

畢竟,沙塵暴也是東亞氣象系統的一部分

黃土高原與華北平原的形成均受益於此

既要解決問題,也要適應環境

(地圖:NASA)▼

參考文獻:

  1. 黃小燕,王圣杰,王小平.1960-2015年中國西北地區大氣可降水量變化特徵[J].氣象,2018:1191-1199.
    2.汪彪,曾新民,劉正奇,週霄林,所靖東.中國西北地區參考作物蒸散量的估算與變化特徵[J].乾旱氣象,2016:34-42.
    3.郭軍寧.北京“沙塵暴”新解[J].百科知識,2009:22-23.
    4.宋立寧,朱教君.沙暴、塵暴和沙塵暴[J].防護林科技,2015:5-7.
    5.鄒受益.北京沙塵暴溯源[J].大自然,2008:61-63.

6.http://124.205.185.62:8080 / lssbs / 18/20200515 / 142357552882883.html

7.http://www.weather.com.cn/zt/tqzt/2859615.shtml#p=1

*本文內容為作者提供,不代表地球知識局立場

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