據(jù)中科院物理所消息,又是一個普通的日子,北京的農(nóng)民工發(fā)現(xiàn)自己要在漫天黃沙中朋克打工了。從3月10日到現(xiàn)在,今年北京已經(jīng)出現(xiàn)了三場沙塵暴大戲。在漫天的黃沙中,一望無際?!澳闶秋L,我是沙。
春季狗血8點劇纏綿到天邊。
2023年3月10日北京。
隱隱約約中總有一種宿命感。
與2021年3月15日的沙塵天氣類似,這次沙塵天氣影響的不僅僅是北京。中央氣象臺3月22日08時發(fā)布沙塵暴黃色預警,受冷空氣影響。昨天到今天早上,
新疆南部、內(nèi)蒙古、甘肅中東部、寧夏、陜西北部、山西中北部、河北北部、北京、吉林西部等地出現(xiàn)揚沙或浮塵天氣,內(nèi)蒙古中東部、河北西北部、北京等地出現(xiàn)沙塵暴,局地PM10超過2000微克/立方米。
能見度明顯降低,空氣中的灰塵味道很重。這也是今年以來最強的一次沙塵暴天氣過程。
巧合的是,并不是兩年后的——年,沙塵的“戲碼”同時上演。那為什么北方城市遇到沙塵暴總是受委屈的那個?這不得不讓人感到“命運的捉弄”。
北:淚流滿面。為什么我總是受傷?
沙塵總是有“根”的,它的根就是那些約占全球陸地面積三分之一的干旱半干旱地區(qū)。它們不僅是中國,也是世界上主要的沙塵源區(qū)。直接影響我們的沙塵主要來自中國北方的干旱半干旱地區(qū)和蒙古的戈壁沙漠。
包括:新疆塔里木盆地邊緣;甘肅河西走廊和內(nèi)蒙古阿拉善地區(qū);西北陜蒙陜寧長城沿線旱作農(nóng)業(yè)區(qū);內(nèi)蒙古中東部沙地等。因為這些地區(qū)深入內(nèi)陸,遠離大海,氣候干燥,植被貧瘠。
大部分被沙漠、沙漠、戈壁覆蓋,進一步降低了這一地區(qū)的抗風蝕能力。此外,冬春季節(jié),北方降水普遍偏少,植被覆蓋較少。長期相對較低的濕度使表層土壤變得疏松。
除了局地的變化,高層大氣環(huán)流形勢的變化也與沙塵天氣的出現(xiàn)密切相關。隨著季節(jié)的變換,影響中國天氣的大牌之一——東亞槽蠢蠢欲動。當沙塵天氣出現(xiàn)時,
亞洲東海岸對流層西風帶形成的深槽將在亞洲西部形成穩(wěn)定的脊。
正是由于我國位于槽后的西北氣流控制區(qū),東亞槽不斷向東推進,導致西伯利亞冷空氣冬春季南下。
因為這種天氣一般受大尺度天氣系統(tǒng)控制,疊加在平坦的西風帶上,范圍大概在1000-3000km,所以殺傷力很大。冷空氣越強,大風面積越大,強度越強。在揮之不去的風下,
在蒙古、內(nèi)蒙古沙漠地區(qū)游蕩的沙塵終于受到了鼓舞,地表的大量沙塵被卷入了空氣中。隨著大風,它一路向南向東,最后游蕩到了中國東部和北部的城市群。此外,我國西部地區(qū)地處高地勢,總是處于冷空氣下游風向的北面。
只是砧板上的魚肉。
2023年3月22日10時至12時的衛(wèi)星圖像
沙塵源、風力強、近地層大氣不穩(wěn)定,使得每年冬春寒潮來襲時,北方容易出現(xiàn)大范圍沙塵天氣。以今年為例。2月底以來,沙塵源區(qū)氣溫持續(xù)上升,天氣干燥,沙塵已經(jīng)躍躍欲試。
而就在寒潮激發(fā)的蒙古旋風到來的時候,他們一結合,就南下打拼事業(yè)。
當然,此次沙塵天氣能不能稱得上是一次沙塵暴,還得另算——當水平能見度1km,并且在同一次天氣過程中,相鄰3個或3個以上國家基本 氣象站在同一觀測時次出現(xiàn)了沙塵暴,才認為發(fā)生了一次沙塵暴事件。
其實,沙塵暴并非不能影響到南方。
雖然沙塵暴在東移南下過程中勢力逐漸減弱,但是在環(huán)流的帶動下特大沙塵暴也能大舉南下,沿途灑下黃沙。2000年4月那次特大沙塵暴沙塵一度蔓延到黃淮、江淮、江南北部等地,連臺灣島都受到了影響。
誰是長期驅(qū)動中國沙塵暴的幕后黑手?
沙塵天氣的出現(xiàn),僅僅是一次天氣現(xiàn)象的偶然么?
近40年來的氣象記錄表明,中國北方春季大風日數(shù)的增減與沙塵暴日數(shù)的增減是一致的。而大風的增減往往反映的是氣候周期性變化規(guī)律。所以大風日數(shù)異常增加,強度明顯增強,一定是東亞冬季風的異常在背后“搞事情”。
但要論起災害天氣背后的可能幕后推手,還是厄爾尼諾這個我們熟悉的家伙。
研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在厄爾尼諾年,冬春季大風天氣較少;而在反厄爾尼諾年,大風天氣出現(xiàn)頻繁,為沙塵暴出現(xiàn)提供了動力條件。20世紀70 年代,由于反厄爾尼諾事件占優(yōu)勢,中國北方寒潮大風天氣出現(xiàn)很頻繁,
而在80~90年代,厄爾尼諾事件占優(yōu)勢,寒潮大風天氣出現(xiàn)相對較少。1998-2000 年爆發(fā)了20 世紀最強的一次反厄爾尼諾事件,在當年及次年,我國北方也爆發(fā)了罕見的高頻沙塵暴。而今年,
最近剛剛淡出視線的“三拉尼娜”事件可不能就被大家遺忘了呢!
在氣候尺度上,發(fā)表在著名刊物《Nature Communications》 上的研究推測,沙塵暴活動與東亞夏季風和人口數(shù)量有關。
東亞夏季風增強時,人口數(shù)量急劇增多,沙塵暴活動同時增強,如漢、唐、北宋以及明朝前期;而在東亞夏季風減弱時,人口數(shù)量減少,沙塵暴也減弱,如魏晉南北朝、五代十國、南宋以及明末。
需要注意的是,雖然氣象條件在沙塵暴的輸送上舉足輕重。但沙塵暴的出現(xiàn),與人為活動并非毫不相關。人為活動并非只是指化石能源利用加速的近代。對于我國而言,受沙塵暴傷害的歷史可以追溯到2000年前。
北宋徽宗太學博士陳與義留下過“如何得與涼風約,不共沙塵一并來”的詩句,來吐槽自己遭遇沙塵暴突襲的倒霉運氣。下圖是根據(jù)高分辨率巖芯重建的過去2000年中國東西部沙塵暴記錄的對比,
揭示出中國北方存在兩種沙塵暴演化模式:西部地區(qū)的沙塵暴主要受控于自然氣候的變化, 人類活動的影響直到近代才表現(xiàn)出來,而人類活動在2000年前就成為了中國東部地區(qū)沙塵暴的主控因素。
造了那么多防護林,為什么還有沙塵?
氣象影響雖大卻不可控,沙塵源這個可以建設和完善的“缺口”,成為了我國“控沙”的主要工作目標。為實現(xiàn)此目標,我國主要采取了建立三北防護林、實施天然林保護、退耕還林還草等措施,力圖在源地改善起沙機制,
從而減少沙塵天氣的發(fā)生。
經(jīng)過幾十年的努力,我國創(chuàng)造了一個又一個奇跡。目前中國森林增加面積超過全世界所有國家的總和。“十三五”以來我國累計完成防沙治沙任務880萬公頃,植被覆蓋面積增加了200多萬公頃,
2000年-2017年期間全球綠葉面積的25%由中國貢獻。2020年,中國四大沙地之一的毛烏素沙漠即將消失。而我國七大沙漠之一的庫布其沙漠植被覆蓋率已經(jīng)從2002年的16.2%,
大幅提升到2016年的53%,每年阻止上億噸黃沙流入黃河。中國的防沙治沙成績已經(jīng)被世界看到。
那么,是否今日的沙塵暴就意味著防沙治沙沒有成效,防護林沒有起到作用?其實不然。
在改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境上,防護林建設是一個長期而緩慢的過程。通過植被根系固沙、蓄水功能,可以降低地表沙塵裸露面積,抑制、改善起沙條件,植被也可以減小局地的揚沙,但對整個風場的改善畢竟有限。
得益于長期的綠化建設,近50年來,我國沙塵天氣的確逐漸減少。根據(jù)北京觀象臺沙塵資料統(tǒng)計分析, 60-80年代及以前,北京春季的沙塵日數(shù)在10-20天以上,到了2010年以后,
平均沙塵日數(shù)已經(jīng)降低為3天左右。
在極端不利氣象條件下,揚沙仍能被大風從未改造的沙漠中帶起,在高空環(huán)流的帶領下席卷我國北方。我們需要認識到,沙塵暴不能被根治,植樹造林也不是解決一切問題的終極方案,不能百分之百解決我國的沙塵問題。
防護林的建設和生態(tài)環(huán)境的科學治理仍然需要持續(xù)推進。
防沙治沙,全球進行時
除了我國,其實日本、俄羅斯、澳大利亞、美國、中東、埃及、希臘等國家和地區(qū),也飽受沙塵暴困擾。在沙塵問題上,全球都是“命運共同體”。
由于過度開發(fā)自然資源、過量砍伐森林、開墾土地,沙塵暴一直是美國西部平原的???。但2020年6月,撒哈拉沙漠上空的風帶著1.82億噸沙塵穿越大西洋登陸美國東南部,筑起數(shù)十米高墻。
撒哈拉50年來最大沙塵暴登陸美國
我們需要認識到:沙塵暴是全球生態(tài)系統(tǒng)的重要一環(huán),只要內(nèi)陸地區(qū)極端干旱區(qū)存在,沙塵就不可能徹底消失,沙塵暴也不會消失。
近些年我國沙塵天氣的減少的確與控制起沙源區(qū)有關,此外,在全球變暖形勢下的中低緯度地區(qū)平均風速的減少也起到了重要作用。
不過,在全球循環(huán)中,沙塵暴并不總是“壞人”。雖然不直接吸收大氣中的二氧化碳,但是,沙塵暴所帶來物質(zhì)是海洋浮游植物生長必不可少的肥料,某種程度上它是抵抗全球變暖的幕后英雄。
氣候變化是荒漠化的決定性因子,人為活動對荒漠化形成過程起著決定性作用。隨著全球變暖加速,北半球中緯度內(nèi)陸地區(qū)降水量雖然變化不大,但溫度顯著升高,必定使得地表蒸發(fā)加大,土壤變干。
極端天氣現(xiàn)象的增加將使我國北方地區(qū)干旱和暖冬現(xiàn)象日益嚴重,如果繼續(xù)加以不合理的人為利用,必然為異常沙塵暴的發(fā)生提供不良氣候背景——而這正是我們想要抑制并使其減少的。
如何在環(huán)境治理中取得平衡,擴寬對自然和氣候的認識,從而在人努力前提下利用天來幫忙,依然是未來全球都需要思考的問題。防沙治沙,保護環(huán)境,將永遠是進行時,是主旋律。