来源:中科院大气物理研究所 发布时间:2017/5/4 15:40:45
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中科院大气物理研究所科普:北京沙尘的原与源

 

冬末春初,来自西伯利亚和蒙古地区的强冷空气在吹走雾霾的同时,却给华北地区带来了黄色风暴(图1)。飓风黄沙,遮天蔽日,给百姓的生产生活带来严重影响(图2)。
 
 
这种黄色风暴,就指沙尘天气。风将当地、附近或者更远地区的尘土、沙粒卷入大气,使空气变得浑浊。
 
根据能见度不同,我们可以将沙尘天气分成四类:浮尘(水平能见度小于10公里)、扬沙(水平能见度在1到10公里以内)、沙尘暴(水平能见度小于1公里)和强沙尘暴(水平能见度小于500米)。
 
沙尘天气的形成及其强度,直接取决于风力的大小、降水的多少和土壤表层的植被覆盖率等因子。
 
冬天降水少,土壤湿度低,同时随着春季到来,气温升高,土壤解冻,水分蒸发,地表植被还没发芽,疏松的沙土极易被大风扬起。频繁活动的强冷空气,吹向干旱和半干旱地区,一次又一次出现沙尘天气。
 
比如:2000年3月,沙尘飞至北京,瞬时风速超过8级,狂风夹带着滚滚黄沙在数小时内将整个北京城吞噬,部分地区能见度不足100m。2002年3月,沙尘两次袭击北京,持续笼罩时间超过100个小时。2006年4月,北京再遇强沙尘暴,一夜总降尘量高达33万吨。2015年,根据北京市气象台统计结果,北京先后出现六次沙尘事件,与去年同期相比,增加3次。其中4月15日的沙尘事件为近13年来最强沙尘暴,个别观测站点PM10浓度超过1000。
 
深究沙尘传输路径我们可以发现,影响北京地区沙尘天气的输送通道可以分为三条,分别为北路、西北路和西路(图3)。北路的沙尘源主要位于蒙古东南部,沙尘加强区包括内蒙古东部的浑善达克沙地、科尔沁沙地和河北的坝上地区。西北路的沙源主要位于蒙古中、南部和中蒙边界的沙漠、戈壁地区,沙尘加强区位于巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠和毛乌素沙地。西路的沙源主要位于新疆塔克拉玛干沙漠,沙尘加强区位于柴达木盆地沙漠、库木塔格沙漠、新疆东部和甘肃西部的戈壁地区、河西走廊地区以及黄土高原。
 
 
图3
 
沙尘事件是由天气现象和地面过程共同作用的产物,目前我们无法控制天气,因此缓解沙尘暴灾害的频度和强度的关键在于做好地面的生态保护与建设工作。以三北防护林为例,从1979年起,我国就开始实施三北防护林工程,东起黑龙江宾县,西至新疆的乌孜别里山口,北抵北部边境,横跨13个省、市、自治区。计划到2050年,三北地区的森林覆盖率由1977年的5.05%提升到15.95%。这必将有效缓解水土流失量、减小沙尘发生频率。
 
但是,近几年来,随着水资源短缺、树木进入了衰老更替期,以北京上游张北地区为例,衰死和濒临衰死面积高达50.7万亩,防护林的防沙能力大大削弱。这在一定程度上也解释了为什么近些年我国北方地区持续出现强沙尘事件。
 
我国干旱和半干旱区域总面积达到350万平方公里,主要集中在北部和西北部(图4),平均每年起沙量达800Tg(1Tg=1012克=106吨)。沙源面积广,起沙量大。
 
 
图4 注:棕色为戈壁沙漠,黄色为风蚀土区,橙色为流动沙丘,蓝色为沙地,绿色为绿洲。
 
 
 
在城市中,当遭遇沙尘天气时,市民要注意:
 
1. 沙尘事件伴随强风天气,避免在广告牌和枯朽老树下逗留。
 
2. 沙尘事件伴随大量悬浮颗粒物,尽量减少户外活动,且需佩戴口罩。
 
3. 沙尘天气空气较干燥,需多饮水补充水分。
 
4. 遇到身体不适,及时到医院就诊。
 

 

 
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