沙塵來源及其路徑
沙塵暴天氣主要發生在春末夏初季節,這是由於冬春季幹旱區降水甚少,地表異常幹燥松散,抗風蝕能力很弱,在有大風刮過時,就會將大量沙塵卷入空中,形成沙塵暴天氣。
可怕的沙塵暴天氣
從全球範圍來看,沙塵暴天氣多發生在內陸沙漠地區,源地主要有非洲的撒哈拉沙漠,北美中西部和澳大利亞也是沙塵暴天氣的源地之壹。1933~1937年由於嚴重幹旱,在北美中西部就產生過著名的碗狀沙塵暴。亞洲沙塵暴活動中心主要在約旦沙漠、巴格達與海灣北部沿岸之間的下美索不達米亞、阿巴斯附近的伊朗南部海濱,稗路支到阿富汗北部的平原地帶。中亞地區的哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦及土庫曼斯坦都是沙塵暴頻繁(≥15/年)影響區,但其中心在裏海與鹹海之間沙質平原及阿姆河壹帶。
我國西北地區由於獨特的地理環境,也是沙塵暴頻繁發生的地區,主要源地有古爾班通古特沙漠、塔克拉瑪幹沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格裏沙漠、烏蘭布和沙漠和毛烏素沙漠等。
從1999年到2002年春季,我國境內***發生53次(1999年9次,2000年14次,2001年18次,2002年12次)沙塵天氣,其中有33次起源於蒙古國中南部戈壁地區,換句話說,就是每年肆虐我國的沙塵,約有六成來自境外。分析表明:2/3的沙塵天氣起源於蒙古國南部地區,在途經我國北方時得到沙塵物質的補充而加強;境內沙源僅為1/3左右。發生在中亞(哈薩克斯坦)的沙塵天氣,不可能影響我國西北地區東部乃至華北地區。新疆南部的塔克拉瑪幹沙漠是我國境內的沙塵天氣高發區,但壹般不會影響到西北地區東部和華北地區。
我國的沙塵天氣路徑可分為西北路徑、偏西路徑和偏北路徑:
西北壹路路徑,沙塵天氣壹般起源於蒙古高原中西部或內蒙古西部的阿拉善高原,主要影響我國西北、華北;西北二路路徑,沙塵天氣起源於蒙古國南部或內蒙古中西部,主要影響西北地區東部、華北北部、東北大部;偏西路徑,沙塵天氣起源於蒙古國西南部或南部的戈壁地區、內蒙古西部的沙漠地區,主要影響我國西北、華北;偏北路徑,沙塵天氣壹般起源於蒙古國烏蘭巴托以南的廣大地區,主要影響西北地區東部、華北大部和東北南部。
沙塵暴天氣成因(1)土壤風蝕。
通過實驗,專家們發現,土壤風蝕是沙塵暴發生發展的首要環節。風是土壤最直接的動力,其中氣流性質、風速大小、土壤風蝕過程中風力作用的相關條件等是最重要的因素。另外土壤含水量也是影響土壤風蝕的重要原因之壹。植物措施是防治沙塵暴的有效方法之壹。專家認為植物通常以3種形式來影響風蝕:分散地面上壹定的風動量,減少氣流與沙塵之間的傳遞,阻止土壤、沙塵等的運動。
此外,沙塵暴發生不僅是特定自然環境條件下的產物,而且與人類活動有對應關系。人為過度放牧、濫伐森林植被,工礦交通建設尤其是人為過度墾荒破壞地面植被,擾動地面結構,形成大面積沙漠化土地,直接加速了沙塵暴的形成和發育。
(2)大氣環流。
北京春天裏發生沙塵暴的短暫壹幕,只不過是中國北方連綿約30萬平方千米的黃土高原在二三百萬年中每年都要經歷的天氣過程,所不同的是,後者的風力更強,刮風的時間更長(可以持續幾天),沙塵的來源並不是50米開外的十字路口,而是上百千米以外的沙漠和戈壁。
就如同上帝在玩壹個匪夷所思的遊戲:他把中國西北部和中亞地區沙漠和戈壁表面的沙塵抓起來往東南方向拋去,任憑沙塵落下的地方漸漸堆積起壹塊高地。這個遊戲從大約240萬年以前就開始了,上帝至今樂此不疲(2002年《自然》雜誌發表了中國學者的最新研究成果,把其開始的時間推到了2200萬年前)。
事實上,風就是上帝拋沙的那只手。
印度板塊向北移動與亞歐板塊碰撞之後,印度大陸的地殼插入亞洲大陸的地殼之下,並把後者頂托起來,從而喜馬拉雅地區的淺海消失了,喜馬拉雅山開始形成並漸升漸高,青藏高原也被印度板塊的擠壓作用隆升起來。這個過程持續6000多萬年以後,到了距今大約240萬年前,青藏高原已有2000多米高了。
地表形態的巨大變化直接改變了大氣環流的格局。在此之前,中國大陸的東邊是太平洋,北邊的西伯利亞地區和南邊喜馬拉雅地區分別被淺海占據著,西邊的地中海在當時也遠遠伸入亞洲中部,所以平坦的中國大陸大部分都能得到充足的海洋暖濕氣流的滋潤,氣候溫暖而潮濕。中國西北部和中亞內陸大部分為亞熱帶地區,並沒有出現大範圍的沙漠和戈壁。
然而東西走向的喜馬拉雅山擋住了印度洋暖濕氣團的向北移動,久而久之,中國的西北部地區越來越幹旱,漸漸形成了大面積的沙漠和戈壁。這裏就是堆積起了黃土高原的那些沙塵的發源地。體積巨大的青藏高原正好聳立在北半球的西風帶中,240萬年以來,它的高度不斷增長著。青藏高原的寬度約占西風帶的1/3,把西風帶的近地面層分為南、北2支。南支沿喜馬拉雅山南側向東流動,北支從青藏高原的東北邊緣開始向東流動,這支高空氣流常年存在於3500~7000米的高空,成為搬運沙塵的主要動力。與此同時,由於青藏高原隆起,東亞季風也被加強了,從西北吹向東南的冬季風與西風急流壹起,在中國北方制造了壹個黃土高原。
在中國西北部和中亞內陸的沙漠和戈壁上,由於氣溫的冷熱劇變,這裏的巖石比別處能更快地崩裂瓦解,成為碎屑,地質學家按直徑大小依次把它們分成:礫(大於2毫米),沙(2~0.05毫米),粉沙(0.05~0.005毫米),黏土(小於0.005毫米)。黏土和粉沙顆粒,能被帶到3500米以上的高空,進入西風帶,被西風急流向東南方向搬運,直至黃河中下遊壹帶才逐漸飄落下來。
二三百萬年以來,亞洲的這片地區從西北向東南搬運沙土的過程從來沒有停止過,沙土大量下落的地區正好是黃土高原所在的地區,連五臺山、太行山等華北許多山的頂上都有黃土堆積。當然,中國北部包括黃河在內的幾條大河以及數不清的溝谷對地表的沖刷作用與黃土的堆積作用正好相反,否則的話,黃土高原壹定不會是現在這樣,厚度不超過409.93米。太行山以東的華北平原也是沙土的沈降區,但是這裏是壹個不斷下沈的區域,同時又發育了眾多河流,所以落下來的沙子要麽被河流沖走,要麽就被河流所帶來的泥沙埋葬了。
中國古籍裏有上百處關於“雨土”、“雨黃土”、“雨黃沙”、“雨霾”的記錄,最早的“雨土”記錄可以追溯到公元前1150年:天空黃霧四塞,沙土從天而降如雨。這裏記錄的其實就是沙塵暴。
雨土的地點主要在黃土高原及其附近。古人把這類事情看成是奇異的災變現象,相信這是“天人感應”的壹種征兆。晉代張華編的博物誌中就記有:“夏桀之時,為長夜宮於深谷之中,男女雜處,十旬不出聽政,天乃大風揚沙,壹夕填此空谷。”
沙塵暴天氣的危害
沙塵暴的危害壹是大風,二是沙塵。其影響主要表現在以下幾個方面:
沙塵暴天氣的危害(1)風蝕土壤,破壞植被,掩埋農田。
(2)汙染空氣。國家環保總局的監測網顯示,2002年3月20日強沙塵暴當天,北京每平方米的落塵量達到了20克,總懸浮顆粒物達到了11000微克/立方米,超過了國家標準的十幾倍,超過正常值的100倍。
(3)影響交通。沙塵暴對交通的影響主要表現為,壹是降低能見度影響行車和飛機起降,如韓國2002年3月22日有7個機場被迫關閉,3月21日約有70個航班被迫取消。二是沙塵掩埋路基,阻礙交通。據《華商報》報道,由於沙塵暴掩埋了部分鐵路,造成烏魯木齊開往西安的列車中途遇阻。
(4)影響精密儀器使用和生產。
(5)危害人體健康。沙塵暴引起的健康損害是多方面的,皮膚、眼、鼻和肺是最先接觸沙塵的部位,受害最重。皮膚、眼、鼻、喉等直接接觸部位的損害主要是刺激癥狀和過敏反應,而肺部表現則更為嚴重和廣泛。美國健康學家提出,細微汙染顆粒與肺病和心臟病死亡之間存在關系。澳大利亞《時代報》稱由於土壤被風蝕而引起的沙塵暴是導致該國200萬人哮喘的元兇。
(6)引起天氣和氣候變化。沙塵暴影響的範圍不僅涉及我國有些省份,而且影響到了韓國和日本;1998年9月起源於哈薩克斯坦的壹次沙塵暴,經過我國北部廣大地區,並將大量沙塵通過高空輸送到北美洲;2001年4月起源於蒙古的強沙塵暴掠過了太平洋和美國大陸,最終消散在大西洋上空。如此大範圍的沙塵,在高空形成懸浮顆粒,足以影響天氣和氣候。因為懸浮顆粒能夠反射太陽輻射,從而降低大氣溫度。隨著懸浮顆粒大幅度削弱太陽輻射(約10%),地球水循環的速度可能會變慢,降水量減少;懸浮顆粒還可抑制雲的形成,使雲的降水率降低,減少地球的水資源。可見,沙塵可能會使幹旱加劇。
(7)生態環境的惡化。出現沙塵暴天氣時狂風裹的沙石、浮塵到處彌漫,凡是經過地區空氣渾濁,嗆鼻迷眼,呼吸道等疾病人數增加。如1993年5月5日發生在金昌市的強沙塵暴天氣,監測到的室外空氣含塵量為1016毫米/立方厘米,室內為80毫米/立方厘米,超過國家規定的生活區內空氣含塵量標準的40倍。
再看看下面的這些統計數據,讓我們意識到防治沙塵暴的緊迫性:
全國有1500千米鐵路、3萬千米公路和5萬千米灌渠由於風沙危害造成不同程度的破壞。
近幾年來,我國每年因風沙危害造成的直接經濟損失達540億元,相當於西北5省區1996年財政收入的3倍。
科學家們做過推算,在壹塊草地上,刮走18厘米厚的表土,約需2000多年的時間;如在玉米耕作地上,刮走同樣數量的表土需49年;而在裸露地上,則只需18年時間。
常年4~5月份正是我國北方沙塵暴高發期,請密切關註天氣預報,提前做好預防沙塵暴的準備。
沙塵暴防災應急(1)及時關閉門窗,必要時可用膠條對門窗進行密封。
(2)外出時要戴口罩,用紗巾蒙住頭,以免沙塵侵害眼睛和呼吸道而造成損傷。應特別註意交通安全。
(3)機動車和非機動車應減速慢行,密切註意路況,謹慎駕駛。
(4)妥善安置易受沙塵暴損壞的室外物品。
(5)發生強沙塵暴天氣時不宜出門,尤其是老人、兒童及患有呼吸道過敏性疾病的人。
(6)平時要做好防風防沙的各項準備。