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| 近50年来中国沙尘暴的分布、变化及预测 | |||||
| 作者：佚名 文章来源：中国沙尘暴网 点击数： 更新时间：2004-6-14 | |||||
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编者按：今年年初，国家环境保护总局自然司组织中国科学院寒区旱区研究所、植物所的有关专家分东西两线深入沙漠、戈壁、绿洲、草原，对我国沙漠化形成原因作了考察，揭示了沙尘暴发生的机理。根据考察情况及多年科研成果，自然司组织有关学者撰写出研究报告，回答了有关沙尘暴发生原因及发展趋势等社会关注的热点焦点问题。 本文将介绍几种沙尘天气，近50年来我国沙尘暴的分布特征及成因，它的变化趋势及其预测等。 几种沙尘天气 公众和媒体报道常常混淆扬沙、浮尘及沙尘暴这三种既有联系又有区别的沙尘天气，它们虽都与风沙有关，但其形成情况、强度和危害程度却不相同。 一般说来，地面出现6～9米／秒以上的强风即能将地面沙尘吹到空中。扬沙常为本地起沙现象，多发生在地面附近；浮尘多由远处的沙尘随高空强风飘移来；扬沙和浮尘属轻度沙尘天气，因风和空气中的含沙量还不算大，对地面能见度的影响还较小，地面能见度常在1～10公里之间。沙尘暴则指地面能见度小于1公里的更强的沙尘天气。沙尘暴也有轻重之分。刚达到或稍稍超过上述标准的沙尘暴还是一般强度的弱沙尘暴；目前还进一步分出最低能见度≤200米，且最大风速≥20米／秒的强沙尘暴和最低能见度≤50米，最大风速≥25米／秒的特强沙尘暴。因为它们的强度更强、危害更重。 不同沙尘天气时，空气中的沙尘含量不同。据牛生杰等近年在多沙尘的巴丹吉林和腾格里等沙漠边缘区春季的观测取样，（非沙尘天气的）背景大气、扬沙、浮尘及一股强度沙尘暴时地面空气的平均沙尘浓度分别为0.083，0.356，1.206和3.955公斤／立方米，即从背景大气，到扬沙、浮尘、一般沙尘暴，地面沙尘的浓度后者依次较前者增长了3～4倍。又例如，北京地区2000年4～5月共出现8次沙尘天气，但以4月6日的沙尘天气最强，当天的最低能见度为500米，最大风速为14米／秒，地面含沙量才1公斤／立方米，属一般沙尘暴，仅对空气质量及交通等有轻微影响。而1993年5月5日，甘肃金昌的沙尘暴则是特强沙尘暴，当天金昌最大风速达34米／秒，最低能见度为0米，地面空气含沙量为1017公斤／立方米，是2000年4月6日北京地区一般沙尘暴含沙量的1000倍。所以，午后天黑得伸手不见五指，酿成生命和财产的严重损失，是重大灾害性天气。 历史上，北京地区的沙尘天气主要是扬沙（占74％），浮尘较少（占20％），沙尘暴就更少了（约5％），还全是一般沙尘暴，且多出在60年代。30多年久违了的强沙尘天气，去年突然又在北京频频出现，给人们的印象特别深。 自然，我们更关注强度强、危害重的强或特强沙尘暴。 分布特征及变化趋势 人们关心沙尘暴源区的分布。按上述沙尘暴分级标准，6年前我们曾得到一个我国1952～1994年间48次强和特强沙尘暴的个例表。但当时未包括近年及内蒙古中、西部的资料，早年的资料也有遗漏。最近我们又根据近期可以得到的气象资料等，按同样的分级标准，统计得到我国西北及内蒙古中西部1952～2000年间共发生强或特强沙尘暴近130次。至于各地包括一般强度在内的沙尘暴次数那就更多了，如甘肃民勤和新疆和田两地平均每年都多达30次左右。 虽然我国西北及华北许多地区都会出现少量的强或特强沙尘暴，但频次在10次以上的中心仅有3片，即：1）以民勤为中心的河西及内蒙古西部地区；2）以和田为中心的南疆盆地南缘区；3）以朱日和为中心的内蒙古中部区。另外，以盐池、鄂托克旗为中心的宁、蒙、陕交界处也是一个相对高的中心区。因春、夏季我国纬度35度线以北地区主要处在西风带中，若中途无降水对沙尘的清洗作用，则西北及内蒙古中西部的沙尘常能随西风或西北风带到华北及长江中、下游地区。所以上述四地也是影响我国东部的主要沙尘源地，特别是前二者。因其频次更高，都在40次以上，远大于后两者，沙尘更浓；而且夏、秋季都时有发生，影响季节更长。 需要指出，个别年份（如2000年及1996年），当入侵我国的冷空气路径偏东偏北时，内蒙古中部的沙尘源对华北南部及长江中、下游的影响要大些。 多年统计表明，虽然一年四季都可发生强或特强沙尘暴，但它们主要发生在3～5月；在一日中它主要发生在午后至傍晚间。 丰富的沙源、强风及不稳定的空气层结是产生强或特强沙尘暴的3个主要因素。沙源是物质基础，因而上列四大沙尘暴的多发区都处在大沙漠边缘或几片沙漠的中间地带。强风是吹起和向下游传输沙尘的动力，因而上列4个多发区正好分别位于冬春季入侵我国的西北路、西路及北路冷空气通道上的多强风区（特别是朱日和地区）。不稳定的气柱是促发起沙和对流的最佳热力条件，而冷暖空气交绥频繁，地表植被覆盖状况差，土层疏松，地面增温快的春季午后，更容易产生不稳定。所以，上列多沙尘多风的四地区成了沙尘暴的多发区，气柱最易不稳定的春季午后成了多发季节和时段。自然，这四地区也应是我国防沙治沙和沙尘暴监测与预测的重点地区，春季和午后应该是监测和预测的重点季节和时段。 变化原因初步分析 人们更关心沙尘暴过去的变化和未来的趋势。过去由于不同作者使用了不同的沙尘暴资料及标准，或分析了不同地区的沙尘暴，对近50年来我国沙尘暴年代际变化趋势曾有不同的看法。我们自己曾认为近50年来强和特强沙尘暴的频数是增加的；有的甚至认为90年代增加得特别明显；如前述，在增加新资料后，前两看法需要修改。还有的把一般强度的沙尘暴也包括在内，认为自50年代以来沙尘暴频数是一直在减少的，下面可见，这种提法也不很准确。还有的指出内蒙古中部60年代特强沙尘暴多，但80～90年代内蒙古西部的特强沙尘暴在增多。根据最新的沙尘暴资料看，无论是全区（包括西北五省区及内蒙古中、西部），还是两个最多发区中心民勤及和田的强或特强沙尘暴频数，抑或是各地包括一般沙尘暴在内的频数，总体说来，自50～90年代（截止于1999年），我国北方沙尘暴频数呈波动减少之势。其中，60和70年代沙尘暴频数确实呈波动上升之势，但在新增补了部分早期和近期资料，并考虑内蒙古中西部沙尘暴频数后，新资料序列显示：80年代的频数略有减少，90年代减少更加明显，特别是民勤及和田地区。但1999年，特别是2000年沙尘暴频数又急剧增加，达9次之多，为近50年来的最多年。2000年沙尘暴出现频数多，时间集中（仅4月中旬至5月中旬就出现5次），出现位置偏北偏东。2001年截至目前为止民勤已出现3次强沙尘暴过程。这种沙尘暴频数由总体波动减少到开始回升的增加趋势1999年已初见端倪，内蒙古西部的拐于湖回升更早，90年代中期即已开始。这些迹象似乎预示着，继80～90年代沙尘暴不活跃期后，可能开始了新一轮活跃期，而且沙尘暴多发区有从南疆及河西向内蒙古西部、宁夏北部北移的趋势，这种趋势值得我们严加注意。 这样，对近50年来我国沙尘暴年代际变化趋势的认识就统一了。 那么，西北及华北北部地区的沙尘暴频数为什么80年代略有减少，90年代明显减少（特别是民勤及和田地区），而2000年又急剧增多呢（尤其是内蒙西部及宁夏北部）？ 造成上列变化的原因自然应从生态环境，特别是气象条件的变化两方面综合考虑。 从生态环境来说，因人口的压力、发展经济的驱动、上述沙尘暴源区过垦、过牧、过樵、过采地下水、乃至滥开矿、挖药材等强度经济活动都使西北及内蒙古草场退化，沙漠边缘隔离带缩小。结果，地表裸露面积扩大，罗布泊和居延海先后于1972及1992年完全干涸，塔里木及黑河等内陆河断流，地下水位明显下降。这些与60及70年代全区沙尘暴频数呈波动上升的事实相符，也与内蒙古西部80和90年代的强沙尘暴增加的事实相符合。但难以解释80（特别是90）年代河西、南疆及内蒙古中部沙尘暴频数的减少。 从气象条件来讲，许多气象专家们分别提及风速、降水、全球增暖，以及海温的影响。值得注意的是海温和冬季东亚大气环流的年代际变化等与上述沙尘暴频数的年代际变化的关系。如2000年3月中旬至5月上旬的50余天中我国共有14次冷空气活动，并在内蒙古西部、宁夏北部及河西等产生强沙尘暴5次，这与去年春季东亚大槽及乌山脊都偏强有关，因而中、高纬环流经向度大，冷空气南下频繁，几乎3～4天一次，仅4月份就出现了5天大风。历史上，民勤地区4～5月平均出现5天大风以上的50和70年代强沙尘暴分别达12及9次；而强沙尘暴次数少的60、80及90年代，民勤站4～5月的平均大风日数分别为2.2、4.3和3.1天。不仅如此，我国东部地区的冀北张北站等也有相同特征。当然风速大小仅是环流变化的结果。施能等、陈隆勋及林学椿等曾指出冬季东亚大气环流在70年代末出现了较明显的年代际变化，戴新刚等最近进一步指出近20年比前20年冬季东亚大槽的平均位置偏东偏弱。故80和90年代的冬春风速偏小可能和东亚大槽偏东偏弱有关；而2000年春季多大风似乎表示东亚大槽已回复到它的正常偏强状态了。上述环流的年代际变化与80年代以来的海温变化相当一致，所以海温可能是引起冬季东亚大气环流变化的原因之一。 沙尘暴既是干旱气候的产物，在干旱时段自然也更多沙尘暴。如刘景涛等指出内蒙古1965～1975年间干旱少雨，1976～1996年间相对较湿，因而60年代特强沙尘暴最多达16次，且主要出现在1965年后，仅1966年就有8次。而80年代后期至90年代河西及南疆沙尘暴次数明显减少也可能和同期内该两地区降水偏多有关，特别是南疆。据杨青等分析，近10年在易发生沙尘暴的春、夏季降雨量分别比前几年平均增长41％及30％左右。 综合考虑到西北及内蒙古中、西部近期生态环境恶化的势头还未得到扼制，过去生态环境恶化的滞后影响还在起作用；全球增温会使春季地表解冻期提前；内蒙古中部及西北区东部的干旱还无明显缓减迹象，但河西及南疆降水倒有减少之势；再考虑到目前海温及冬、春季东亚大槽强度等的年代际变化的突变，有新一轮沙尘暴活跃期的可能，所以未来沙尘暴活动可能将处于活跃期。 |
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