京黄失色,十年最强沙尘暴为何比以往都猛一些?
发布时间:2021-03-15
出品:科普中国
制作:之遥
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  2021315日清晨,昏暗的黄沙在北京的天空中肆虐。

  “10年难遇的严重沙尘暴”,“预计我国北方大部分地区有沙尘暴”等新闻不断刷屏。据统计,本次沙尘天气目前已影响了新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、北京、天津、辽宁10省(自治区、直辖市)的221个县(市、区、旗),人口约6417万人,受影响土地面积约132万平方公里,其中耕地约748万公顷,林地约1286万公顷,草地约5926万公顷。

  据北京市生态环境监测中心157时的数据显示,北京目前首要污染物为PM10,污染级别为6级,空气质量处在严重污染。目前北京大部分地区PM10浓度超过2000微克/立方米,其中海淀四季青站高达3572微克/立方米。大部分地区能见度在300800米。

  

  北京市实时空气质量指数地图(空气质量指数达到上限500,属于有害级别)

  (图片来源:北京环境监测中心)

  针对此次大风沙尘暴天气,北京市气象台分别于3141715分、1720分发布大风蓝色和沙尘蓝色预警信号,并于315日早上725分升级发布沙尘暴黄色预警信号。

  与此同时,“沙尘暴”一词也登上微博热搜,成为了人们最为关心的话题之一。不少人都有疑惑,这场沙尘暴因何而且?甚至开始质疑,为什么经过多年防治之后,北京沙尘暴又来了?

  在回答大家的这一问题前,我们需要先从这场沙尘暴的起因谈起。

北京3.15沙尘暴因何而起?

  名医在诊治患者时,需“望闻问切”,先确定病类与成因,随后对症下药,以达到药到病除的效果。因此,在谈论为何沙尘暴频频出现前,先需要了解沙尘暴的定义与成因。

  沙尘暴的记录自古有之,早在3000 多年前,我国史书便有对北方地区发生“黄砂”、“黄霾”、“ 雨尘”等的记载。在现代气象学科的定义中,广义的沙尘暴是对浮尘、扬沙和沙尘暴三个等级的合称。其中浮尘指粒径小于0.001 mm 的尘埃浮游于空中,能见度较高;扬沙则指风力较大,能将粉沙(粒径0.001-0. 05mm)吹扬于空中,能见度差;沙尘暴则指风力强大,能将砂粒(颗粒>0. 05mm)吹拂于低空,能见度极差的天气现象[1]。本次北京所遭遇的,便是最高等级的沙尘灾害。

  沙尘暴的形成,需要天时地利的共同配合,即在较大范围的区域内同时存在广阔的尘源和强风天气。

  其中,尘源主要来源于:冰水冲积平原、干河湖床及冲积扇、海滨盐碱地面、高度风化的戈壁、裸露的泥质基岩区与地表黄土区、沙漠的活动沙丘。这些地区的共同特征是大面积裸露在外的沙土区域[2]

  随后,地表的强风为沙尘暴的诞生补上了至关重要的拼图。在冬夏交际的春季时分,由于大陆区域温度分布不均,强冷暖空气容易产生相互作用,因此极易出现8级以上的大风及气流。当这些高速前进的气流行经植被稀疏、土质干旱轻粗的尘源地区时,便容易挟卷起地表的风沙,从而引发沙尘暴。

  春季时,我国西北地区的沙漠以及蒙古国南部戈壁等荒漠化地区易形成高温低压区,与西伯利亚的冷气团相遇后极易产生强劲而干燥的西北风。同时,这些地区因地面无植被覆盖、表层疏松,沙源丰富,从而成为了沙尘暴的多发区[3]

  目前学界认为,北京的沙尘暴的移动路径主要包括两条异地输沙和一条异国输沙的路径。来源于国内的输沙路径包括北路的浑善达克沙地→北京路径和西路的新疆哈密→河西走廊→北京路径;而异国输沙的路径包括蒙古国南部→张家口→北京。

  

  北京市历年来沙尘暴的主要输送路径

  (图片来源:百度地图+自制)

  在3.15沙尘暴过程中,我们发现北京沙尘暴的主要成分是飞扬的“尘土”,这与西北以及北部地区的以夹杂“沙”的大风为主沙尘暴有着较大差别。同时,我国高清气象卫星的遥感数据显示,31420:00-31506:00间,来自蒙古国南部的沙尘随气流逐步南下,并袭击我国北方地区。

  因此,尽管我国西北确实存在两路输沙地区,但确凿的证据表明3.15北京沙尘暴的罪魁祸首是伴随着蒙古气旋而来,从蒙古国南部“进口”的沙尘。是冷空气+大风+扬沙多个buff叠加产生的结果。

  

  3157:00的我国北方地区沙尘遥感图像(红线是气流入侵路径)

  (图片来源:国家林业和草原局荒漠化监测中心+自制)

为何多年防治后,北京仍遭遇严重沙尘暴?

  实际上,北京3.15沙尘暴属于“非战之罪”。

  近年来,随着国家对沙尘暴的重视,各级部门双管齐下,同时在产沙地的源头与北京本地开展治理。

  西北两条路线是北京沙尘输送的主要来源。在西北地区的大面积戈壁滩和沙漠中,随着三北防护林工程的建设与“退耕还林”、“退牧还草”、“防风固沙”等多种举措齐头并进,春秋季节的沙尘暴已经在逐渐成为历史。其中最著名的治理成果,是形成于唐代、存在上千年的总面积4.22万平方公里的榆林“毛乌素沙漠”沙漠被变成了“毛乌素森林”,整体沙化土地治理率达到93.24%

  

  榆林市横山区已治理沙漠与未治理沙漠的分界对比

  (图片来源:新华社)

  与此同时,北京市自2012年后开展了“百万亩平原造林”运动,通过“两环、三带、九楔、多廊”的布局来将原有的沙化地区转变为多树种搭配的生态防护林。曾经的永定河沙地现在已经变成了供周边居民游客休息的生态林地。种种措施之下,目前北京的平均沙尘天数已从上世纪50年代时的近70天,降低至近十年间的平均4天。整体而言,我国对沙尘输送的治理已经取得了巨大的成功,沙尘暴似乎已成为了老北京才有的回忆。

  然而,正如前文所说,北京的沙尘输送来源共有三条,当前我国的治理主要针对国内的西线与北线的源头与传播途径,对从蒙古国“进口”的沙尘源头治理是鞭长莫及。而且,此次出现在蒙古国的气旋太强,上游风力巨大,内蒙古气象站已经汇报了风速高达50.9m/s16级大风。在强大的天气威胁面前,我国现有的沙尘防治措施收效甚微,北京的沙尘天气难以避免。因此,北京3.15沙尘暴的出现,更多的是天灾与蒙古国沙漠化的原因,而非是国内治理不力。

3.15沙尘暴下的自我防护

  在沙尘天气中,我们可以通过以下措施来保护自己:

  1. 避免户外运动;
  2. 老人儿童及患有呼吸道过敏性疾病的人群,请尽量在室内休息;
  3. 外出时建议佩戴口罩纱巾,回家后清洗鼻腔;
  4. 注意远离室外高处的广告牌和搭建物等,注意自身安全。

  与此同时,气象局专家指出,北京的沙尘天气将会在15日晚变弱,预计16日将会出现微弱的沙尘回流现象。同时1920日或还有类似的冷空气过程,但北京的大风强度会变弱。

  大家记得提前查看天气预报,做好防护。祝大家身体健康!

  参考文献:

  [1] 申元村等. 中国的沙暴、尘暴及其防治. 干旱区资源与环境, 2000, 14(3): 11-14.

  [2] 汪季等. 沙尘暴尘源形成及分布. 内蒙古农业大学学报, 2003, 24(4): 134-141.

  [3] 王存忠等. 中国50年来沙尘暴变化特征. 中国沙漠, 2010, 30(4): 933-939.

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