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這麼大沙塵暴,防護林白種了?這些真相你需要知道


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更新日期:2022214
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  來源:果殼

  近日,一場沙塵暴襲擊了幾乎整個北方地區。華北、東北、西北仿佛一瞬間穿越到了火星上,天色昏暗,黃沙蔽天,恍若末日。

沙塵籠罩下的故宮角樓丨東方ic

  這場沙塵暴襲擊之突然、覆蓋面之廣、汙染程度之烈,為十年所未見。許多人也產生了疑問:為什麼會有這麼大的沙塵暴?我們種了那麼多樹,都白種了嗎?為什麼這麼大沙塵暴沒有提前預報?

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  沙塵暴永遠不可能消失。

  減少沙塵暴需要在從沙源地上治理,樹木有阻擋效果,但對大型沙塵暴阻擋效果有限。

  大氣運動非常複雜,提前數天精確預報基本不可能,逐步校正是科學、嚴謹的做法。

  為什麼沙塵暴不可能消失?

  北京林業大學水土保持與荒漠化防治專業的高廣磊副教授介紹說:「沙塵暴形成需要滿足三個條件:幹燥松散的沙物質、大風、不穩定的大氣層結。」而這三個因素,每一樣都是人類無法完全消除的。

  幹燥松散的沙物質提供了沙塵暴的物質基礎。蒙古高原上,有亞洲最大的沙漠——戈壁沙漠。此外,這裏還有一系列大大小小的沙漠。龐大的沙漠存儲著大量幹燥的沙塵,只待大風襲來,隨風遷移。

  全球沙塵暴主要起源地和傳播方向。亞洲中部沙塵暴多發區,是世界四大沙塵暴多發區之一。包括了中國北部、蒙古和周圍一系列斯坦國。丨<1>

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  大風是沙塵暴天氣的動力來源。而蒙古高原地帶恰也是亞洲大風的起源地之一。在大氣高壓的作用下,大面積無遮無攔的大戈壁上常年大風不止。大風在我國內蒙的草原和沙漠裏長驅直入,甚至翻越太行山、燕山等山脈,抵達華北平原。

  圖中左上的紅色部分就算著名的蒙古-西伯利亞高壓,是我國西方方向幹冷氣流的主要來源丨Sinysee 

  不穩定的大氣層結是沙塵暴的啟動機制。春季較其他季節更容易形成局地中小尺度熱力性渦旋。尤其是在午後,地面輻射加熱最強,氣層不穩定,容易激發熱力性對流,把沙塵吹向高空<2>。

  近地層的沙塵容易在不遠處落下,很難遠距離傳輸;但如果沙塵懸浮在高空,那就有了遠距離傳輸的條件,從而生成沙塵暴。

  很顯然,這麼大面積的沙漠我們無法消滅,高壓帶和不穩定的大氣層結也不可能被消除。

  「沙塵暴是永遠不可能被消滅掉的,無論過去、現在還是將來,它永遠都會發生。我們林業人做的事情,就是盡可能減少沙塵暴的發生。如果原有的沙塵暴危害是100,我們可以把沙塵暴危害降低到50,乃至30,但無法將其變成0。」高廣磊表示。

  那麼多樹,真的白種了嗎?

  肯定沒有白種。通過我國幾十年在植被建設上的努力,沙塵天氣發生率明顯下降。

  1951-2020年3月份北京觀象台沙塵日數丨中國氣象局

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  在沙塵治理中,植被一方面可以固定當地沙源,保護地表的沙、土不被風吹走。

  高廣磊介紹,為了防沙治沙,我國啟動了三北防護林工程、京津風沙源治理工程、退耕還林還草工程、天然林保護工程等一系列重大的工程,這些工程對於沙塵治理起到了重要作用。

  1992—2015年中國沙漠面積變化丨<3>

  例如我國在毛烏素沙地的風沙治理工程。毛烏素沙地是我國四大沙地之一,位於陝西省榆林市和內蒙古鄂爾多斯市之間。據新華網報道<4>,70年的時間裏,榆林森林覆蓋率從0.9%提高到如今的33%,860萬畝流沙全部得到固定和半固定,明沙已經難覓蹤影。

  毛烏素沙地部分區域現狀丨圖蟲創意

  遙感數據顯示,僅1992—2015年間,中國沙漠總面積就減少了8.67萬平方公裏,比京津冀三省市總面積之和還要多<3>。

  1992—2015年中國沙漠面積擴張和逆轉區域分布丨<3>

  高廣磊表示,我國在荒漠化防治領域的成就是傑出的、驚人的,國際社會也高度評價我國荒漠化防治成就。中國的荒漠化防治為世界土地荒漠化防治提供了中國智慧、中國方案。

  另一方面,植被建設可以一定程度阻滯沙塵暴傳播。

  沙塵暴在途徑森林、城市的時候,地表的這些物體可以吸收沙塵暴的一部分能量,把沙塵暴近地層的一部分沙土固定下來,從而一定程度上削弱沙塵暴,阻擋風沙。

  但是沙塵暴垂直高度非常高,十幾米、二十幾米的樹根本防不住上百米沙塵。例如世紀30年代美國的「黑風暴」事件,這次沙塵暴形成了一個高3.2千米的巨大沙塵帶<5>,這個高度和樹的高度根本就不在一個量級。

  沙塵暴不僅能穿越防護林,還能翻越一道道山梁丨圖蟲創意

  國家氣象中心(中央氣象台)首席預報員張濤舉了個比喻:「堤防能擋住海面吹過來的海浪,但是擋不住台風帶來的降雨。」

  氣候問題是一個國際問題。我國的許多沙塵暴也並不是發源於我國,而是鄰國,比如蒙古國。

  沙塵暴進入中國的入侵地點及次數分布圖丨<6>

  對於來自鄰國的沙塵暴,我們就算把國內的沙漠全種上樹也不可能完全阻擋。當然,目前我國也在積極開展國際合作,與世界各國共同商討應對氣候變化。

  為什麼預警發這麼晚? 

  其實,這次來自蒙古的沙塵暴預報和預警發得並不算晚——考慮到現有信息,這次預報在專業上是及時、准確的。

  張濤是國家氣象中心(中央氣象台)3月14日當班的首席預報員。張濤表示:「天氣預報越遠期的變數越大,臨近時效逐漸調整訂正是科學的和必然的做法。」

  其實3月14日早晨,中央氣象台就已經發布了沙塵預報,包括了河北的部分地區。

  中央氣象台3月14日早間6點發布的沙塵天氣預報丨中央氣象台

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  當天,兩股氣流在我國交鋒,一股是來自蒙古國的幹冷氣流,一股是來自我國南方的暖濕氣流。

  3月15日~3月16日冷暖大戰態勢及全國天氣預測圖丨張濤

  蒙古國是與我國沙塵暴天氣相關的關鍵地區,但觀測資料卻很缺乏。我國獲取蒙古國的天氣實況資料目前只有兩個途徑:3小時一次的國際交換的地面常規氣象站觀測數據,和我們的氣象衛星數據。

  3月14日下午15時,張濤看到了最新的14時全球地面觀測資料:蒙古國出現了大面積沙塵暴。

  3月14日14時地面觀測資料。數字為能見度(公裏),黃色區域為沙塵暴區域。丨張濤

  他意識到這次沙塵情況不一般,但是問題也出現了:數據只顯示蒙古國沙塵暴區域能見度低於1公裏,但是沒有顯示具體低到多少,從衛星數據上也很難獲取具體的能見度與PM10數據。也就是說,通過當時的氣象數據,還很難判斷來襲的沙塵暴具體會有多大。

  3月14日14時風雲4號可見光雲圖丨張濤

  3月14日下午17時,我國境內的南大風比14時更為強勁,但內蒙地區依然沒有出現沙塵天氣。

  3月14日17時地面觀測資料丨張濤

  張濤表示,在春天,這樣的冷空氣並不是很特別。蒙古國的沙塵來到我國內蒙時減弱甚至消失了的情況並不鮮見。而且,當時我國內蒙並沒有沙塵天氣,說明我國地面情況要比蒙古國好,也能說明這次沙塵暴主要來源是蒙古國。

  沙塵暴抵達華北平原,要行進幾百公裏,更要穿越大片的防護林,很難量化其中的沉降損失與傳輸博弈會怎樣。再加上冷空氣入境後會分流,侵襲華北的沙塵天氣具體程度會怎樣,更是難以准確預估。

  沙塵天氣的分流路徑丨張濤

  但考慮到蒙古國強勁的起沙情況,3月14日18時,中央氣象台發布了沙塵天氣藍色預警。

  中央氣象台3月14日下午18時發布的沙塵天氣預報丨中央氣象台

  3月15日早上6時,根據更新的氣象數據,中央氣象台將預警等級提升了一級,發布了新的沙塵暴黃色預警。

  張濤表示,總體而言這次預報是成功的。他在個人公眾號的的文章中寫道:「本次沙塵暴的預報,它離完美的距離和它離失敗的距離同樣遙遠。天氣就是這樣的,當我們想用簡單的是和否二元來預測天氣的時候,我們已經輸給了大自然。」

  參考文獻

  <1>Muhs D, Prospero J, Baddock M, Gill T (2014) Identifying Sources of Aeolian Mineral Dust: Present and Past。
pp。
51-74

  <2>劉景濤,鄭明倩。華北北部黑風暴的氣候學特征。氣象,1998(02):39-44。

  <3>常茜,鹿化煜,呂娜娜,崔夢淳,李海宇。1992—2015年中國沙漠面積變化的遙感監測與氣候影響分析。中國沙漠,2020,40(01):57-63。

  <4>毛烏素:「沙漠」沒有消失,只是被人類縛住http://www.xinhuanet.com/politics/2020-06/19/c_1126132736.htm

  <5>許緋緋。1934年——持續長達3天的美國「黑風暴」事件。環境導報,2003(17):20。

  <6>邱新法,曾燕,繆啟龍。我國沙塵暴的時空分布規律及其源地和移動路徑。地理學報,2001(03):316-322。

延伸閱讀
撩世界