为什么今年沙尘天气这么多经纬低调分享大风风沙沙尘暴冷空气最高气温中央气象台

沙尘天气又双叒叕来了。今年的沙尘暴属实有点多,北方已迎来今年以来第11次沙尘天气过程。

根据《中国气象灾害年鉴(2020)》的数据,近20年来,3月至4月平均出现沙尘天气的次数为7.8次,今年4月尚未结束,次数已超平均值。

为什么今年的沙尘天气如此之多?

中央气象台首席预报员桂海林在接受采访时表示,从沙尘源来看,今年的沙尘天气基本都是蒙古气旋带来的大风导致的。此外,人们追索源头,通过卫星遥感发现,沙尘天气频发与蒙古国的自然环境不断恶化密不可分,蒙古全国70%的土地面临不同程度的荒漠化和沙漠化,而且有不断扩大的趋势,这也形成了进入我国沙尘的源头。

桂海林还说,“沙尘在途经我国的时候,我国北方干旱半干旱地区有一个沿途沙尘的补充,所以沙尘源实际上是蒙古国和我国的一个共同作用。”

坏消息是,沙尘暴永远不可能消失。北京林业大学水土保持与荒漠化防治专业的高广磊副教授介绍说:“沙尘暴形成需要满足三个条件:干燥松散的沙物质、大风、不稳定的大气层结。”而这三个因素,每一样都是人类无法完全消除的。

我们人类能做的事情,就是尽可能减少沙尘暴的发生。而要减少沙尘暴,需要在从沙源地上治理,植树造林有阻挡效果,但对大型沙尘暴阻挡效果有限。环境问题没有任何一个国家可以置身事外,国际合作至关重要。以下:

近日,一场沙尘暴袭击了几乎整个北方地区。华北、东北、西北仿佛一瞬间穿越到了火星上,天色昏暗,黄沙蔽天,恍若末日。

这场沙尘暴袭击之突然、覆盖面之广、污染程度之烈,为十年所未见。许多人也产生了疑问:为什么会有这么大的沙尘暴?我们种了那么多树,都白种了吗?为什么这么大沙尘暴没有提前预报?

太长不看版:

●沙尘暴永远不可能消失。

●减少沙尘暴需要在从沙源地上治理,树木有阻挡效果,但对大型沙尘暴阻挡效果有限。

●大气运动非常复杂,提前数天精确预报基本不可能,逐步校正是科学、严谨的做法。

为什么沙尘暴不可能消失?

北京林业大学水土保持与荒漠化防治专业的高广磊副教授介绍说:“沙尘暴形成需要满足三个条件:干燥松散的沙物质、大风、不稳定的大气层结。”而这三个因素,每一样都是人类无法完全消除的。

干燥松散的沙物质提供了沙尘暴的物质基础。蒙古高原上,有亚洲最大的沙漠——戈壁沙漠。此外,这里还有一系列大大小小的沙漠。庞大的沙漠存储着大量干燥的沙尘,只待大风袭来,随风迁移。

全球沙尘暴主要起源地和传播方向。亚洲中部沙尘暴多发区,是世界四大沙尘暴多发区之一。包括了中国北部、蒙古和周围一系列斯坦国。丨[1]

大风是沙尘暴天气的动力来源。而蒙古高原地带恰也是亚洲大风的起源地之一。在大气高压的作用下,大面积无遮无拦的大戈壁上常年大风不止。大风在我国内蒙的草原和沙漠里长驱直入,甚至翻越太行山、燕山等山脉,抵达华北平原。

不稳定的大气层结是沙尘暴的启动机制。春季较其他季节更容易形成局地中小尺度热力性涡旋。尤其是在午后,地面辐射加热最强,气层不稳定,容易激发热力性对流,把沙尘吹向高空[2]。

近地层的沙尘容易在不远处落下,很难远距离传输;但如果沙尘悬浮在高空,那就有了远距离传输的条件,从而生成沙尘暴。

很显然,这么大面积的沙漠我们无法消灭,高压带和不稳定的大气层结也不可能被消除。

“沙尘暴是永远不可能被消灭掉的,无论过去、现在还是将来,它永远都会发生。我们林业人做的事情,就是尽可能减少沙尘暴的发生。如果原有的沙尘暴危害是100,我们可以把沙尘暴危害降低到50、乃至30,但无法将其变成0。”高广磊表示。

那么多树,真的白种了吗?

肯定没有白种。通过我国几十年在植被建设上的努力,沙尘天气发生率明显下降。

1951-2020年3月份北京观象台沙尘日数丨中国气象局

在沙尘治理中,植被一方面可以固定当地沙源,保护地表的沙、土不被风吹走。

高广磊介绍,为了防沙治沙,我国启动了三北防护林工程、京津风沙源治理工程、退耕还林还草工程、天然林保护工程等一系列重大的工程,这些工程对于沙尘治理起到了重要作用。

1992—2015年中国沙漠面积变化丨[3]

例如我国在毛乌素沙地的风沙治理工程。毛乌素沙地是我国四大沙地之一,位于陕西省榆林市和内蒙古鄂尔多斯市之间。据新华网报道[4],70年的时间里,榆林森林覆盖率从0.9%提高到如今的33%,860万亩流沙全部得到固定和半固定,明沙已经难觅踪影。

毛乌素沙地部分区域现状丨图虫创意

遥感数据显示,仅1992—2015年间,中国沙漠总面积就减少了8.67万平方公里,比京津冀三省市总面积之和还要多[3]。

1992—2015年中国沙漠面积扩张和逆转区域分布丨[3]

高广磊表示,我国在荒漠化防治领域的成就是杰出的、惊人的,国际社会也高度评价我国荒漠化防治成就。中国的荒漠化防治为世界土地荒漠化防治提供了中国智慧、中国方案。

另一方面,植被建设可以一定程度阻滞沙尘暴传播。

沙尘暴在途径森林、城市的时候,地表的这些物体可以吸收沙尘暴的一部分能量,把沙尘暴近地层的一部分沙土固定下来,从而一定程度上削弱沙尘暴,阻挡风沙。

但是沙尘暴垂直高度非常高,十几米、二十几米的树根本防不住上百米沙尘。例如世纪30年代美国的“黑风暴”事件,这次沙尘暴形成了一个高3.2千米的巨大沙尘带[5],这个高度和树的高度根本就不在一个量级。

沙尘暴不仅能穿越防护林,还能翻越一道道山梁丨图虫创意

国家气象中心(中央气象台)首席预报员张涛举了个比喻:“堤防能挡住海面吹过来的海浪,但是挡不住台风带来的降雨。”

气候问题是一个国际问题。我国的许多沙尘暴也并不是发源于我国,而是邻国,比如蒙古国。

沙尘暴进入中国的入侵地点及次数分布图丨[6]

中国北方沙尘暴移动路径示意图丨[6]

对于来自邻国的沙尘暴,我们就算把国内的沙漠全种上树也不可能完全阻挡。当然,目前我国也在积极开展国际合作,与世界各国共同商讨应对气候变化。

为什么预警发这么晚?

其实,这次来自蒙古的沙尘暴预报和预警发得并不算晚——考虑到现有信息,这次预报在专业上是及时、准确的。

张涛是国家气象中心(中央气象台)3月14日当班的首席预报员。张涛表示:“天气预报越远期的变数越大,临近时效逐渐调整订正是科学的和必然的做法。”

其实3月14日早晨,中央气象台就已经发布了沙尘预报,包括了河北的部分地区。

中央气象台3月14日早间6点发布的沙尘天气预报丨中央气象台

当天,两股气流在我国交锋,一股是来自蒙古国的干冷气流,一股是来自我国南方的暖湿气流。

3月15日~3月16日冷暖大战态势及全国天气预测图丨张涛

蒙古国是与我国沙尘暴天气相关的关键地区,但观测资料却很缺乏。我国获取蒙古国的天气实况资料目前只有两个途径:3小时一次的国际交换的地面常规气象站观测数据,和我们的气象卫星数据。

3月14日下午15时,张涛看到了最新的14时全球地面观测资料:蒙古国出现了大面积沙尘暴。

3月14日14时地面观测资料。数字为能见度(公里),黄色区域为沙尘暴区域。丨张涛

他意识到这次沙尘情况不一般,但是问题也出现了:数据只显示蒙古国沙尘暴区域能见度低于1公里,但是没有显示具体低到多少,从卫星数据上也很难获取具体的能见度与PM10数据。也就是说,通过当时的气象数据,还很难判断来袭的沙尘暴具体会有多大。

3月14日14时风云4号可见光云图丨张涛

3月14日下午17时,我国境内的南大风比14时更为强劲,但内蒙地区依然没有出现沙尘天气。

3月14日17时地面观测资料丨张涛

张涛表示,在春天,这样的冷空气并不是很特别。蒙古国的沙尘来到我国内蒙时减弱甚至消失了的情况并不鲜见。而且,当时我国内蒙并没有沙尘天气,说明我国地面情况要比蒙古国好,也能说明这次沙尘暴主要来源是蒙古国。

沙尘暴抵达华北平原,要行进几百公里,更要穿越大片的防护林,很难量化其中的沉降损失与传输博弈会怎样。再加上冷空气入境后会分流,侵袭华北的沙尘天气具体程度会怎样,更是难以准确预估。

沙尘天气的分流路径丨张涛

但考虑到蒙古国强劲的起沙情况,3月14日18时,中央气象台发布了沙尘天气蓝色预警。

中央气象台3月14日下午18时发布的沙尘天气预报丨中央气象台

3月15日早上6时,根据更新的气象数据,中央气象台将预警等级提升了一级,发布了新的沙尘暴黄色预警。

张涛表示,总体而言这次预报是成功的。他在个人公众号的文章中写道:“本次沙尘暴的预报,它离完美的距离和它离失败的距离同样遥远。天气就是这样的,当我们想用简单的是和否二元来预测天气的时候,我们已经输给了大自然。”

参考文献

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

[2]刘景涛,郑明倩.华北北部黑风暴的气候学特征[J].气象,1998(02):39-44.

[3]常茜,鹿化煜,吕娜娜,崔梦淳,李海宇.1992—2015年中国沙漠面积变化的遥感监测与气候影响分析[J].中国沙漠,2020,40(01):57-63.

[5]许绯绯.1934年——持续长达3天的美国“黑风暴”事件[J].环境导报,2003(17):20.

[6]邱新法,曾燕,缪启龙.我国沙尘暴的时空分布规律及其源地和移动路径[J].地理学报,2001(03):316-322.

作者:江笑川

编辑:窗敲雨

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