河北省沙尘暴时空分布特征及其防治对策研究，本文主要内容关键词为：河北省论文,沙尘暴论文,特征论文,时空论文,对策研究论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：X43.22 文献标识码：A文章编号：1001—8107（2000）03—0021—06
2000年入春以来，我国北方地区特别是北京、天津及周边地区出现13次大风扬沙和沙尘暴天气，造成了重大的经济损失和社会影响，引起全社会的广泛关注和政府的高度重视。防沙治沙和加强生态环境建设，是摆在我们面前的一项重大而紧迫的任务。河北省张家口、承德两地是沙尘天气的重要沙源地，也是内蒙古风沙入侵的风口和风道地区，对北京、天津、河北地区影响很大。因此，研究河北省沙尘暴发生规律很有必要。
1 河北省沙尘暴特征
1.1 沙尘天气的划分和河北沙尘暴地理分布
在气象学中，将沙尘天气划分为浮尘、扬沙和沙尘暴三个等级[1]。浮尘是指在无风或风力较小的情况下，尘土、细沙均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10km的一种天气现象。浮尘的尘土和细沙多为远地沙尘经上层气流传播而来，或为沙尘暴、扬沙出现后尚未下沉的沙尘。扬沙是指由于风力较大，将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度在1～10km的一种天气现象。 沙尘暴是指强风把地面大量沙尘卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度低于1km。 沙尘暴还可以划分为不同强度等级：凡同时满足风速≥20m／s、能见度≤200m者为强沙尘暴；同时满足风速≥25m／s、能见度≤50m者为特强沙尘暴[2]，其破坏力极大，俗称“黑风”。
沙尘暴天气是自然地理环境的综合产物。统计全省101 个气象站（1960～1999年）的沙尘暴年平均出现日数（d[,40]），根据河北省沙尘暴状况和裘国庆等《近45年中国沙尘天气》的研究成果，沙尘暴区划的标准如下：d[,40]＜1、1≤d[,40]＜5、5≤d[,40]＜9、9≤d[,40]＜20、d[,40]≥20分别为少发区、一般影响区、易发区、多发区和强多发区。由图1可见，河北省沙尘暴的分布总趋势是西北多而东南少。 张家口坝上地区是高值区，大部属于沙尘暴的多发区，其中沽源、张北站沙尘暴年平均日数达到9.5和9.9天；张家口坝上其他地区及怀安属于沙尘暴易发区，河北中南部平原地区的固安、饶阳附近也各有一个范围较小的易发区，其中心值分别为6.0天／年和6.6天／年。燕山东部地区和太行山山区大多在1天／年以下，为少发区。其余地区为一般影响区。
1.2 沙尘暴的季节变化
河北省的沙尘暴天气一年四季都可能发生，但有明显的季节性。图2为1960～1999年张北、石家庄的累年平均沙尘暴、 扬沙和浮尘日数的逐月分布情况。它们分别代表坝上和平原地区沙尘天气状况。沙尘天气的季节分布是春季多，夏季至初秋（6～10月）少。例如张北春季（3～5月）沙尘暴、扬沙和浮尘日数分别占全年总出现日数的78.5%、63.3%和83.6%，而7～9月几乎没有沙尘天气出现。石家庄情况也基本相同（表1）。由图2可知，张北沙尘天气以扬沙和沙尘暴为主，而石家庄以浮尘天气居多，这表明前者沙尘天气以当地沙源形成为主，后者以外地沙尘居多。
表1 沙尘暴、扬沙和浮尘出现最多（3～5月）、最少（7～9 月）
时段的发生频率
3～5月 7～9月
沙尘暴扬沙浮尘 沙尘暴扬沙浮尘
石家庄56.560.663.8
6.5 3.3 0.8
张 北78.563.383.60
0.2 0
1.3 沙尘暴的年代际变化
表2为石家庄等13个代表站1961～1999 年实测的各年代平均沙尘暴日数。由表2可知，除张北、康保、廊坊等少数地区70 年代沙尘暴日数多于60年代外，河北省沙尘暴日数的年代际变化普遍呈减少趋势。扬沙日数和浮尘也有同样的变化趋势。例如，石家庄60年代平均沙尘暴日数、扬沙日数和浮尘日数分别是90年代（1991～1999年）的11倍、2.98倍和8.4倍。
表2 河北省代表站不同年代的平均沙尘暴日数
代表站 60年代 70年代80年代
90年代
张北 14.816.2 7.1
1.3
康保 9.012.4 5.9
1.7
沽源 22.9 8.0 3.5
0.6
涞源 2.2 1.0 0.8
0.0
承德 0.2 0.4 0.0
0.0
围场 0.1 0.3 0.0
0.0
唐山 2.8 1.9 0.3
0.0
廊坊 3.9 5.8 1.1
0.0
保定 2.7 1.8 0.9
0.0
石家庄2.2 1.5 0.4
0.2
邢台 1.4 1.6 0.7
0.0
黄骅 3.4 1.9 0.8
0.2
衡水 6.3 2.0 1.0
0.4
1.4 沙尘暴的年际变化
本区沙尘暴日数的年际变化相当大，坝上地区沙尘暴多的年份可达20～30天，1966年沽源出现沙尘暴51天， 而沙尘暴少的年份一般只有1～2天，甚至全年不出现。从石家庄、 张北两地年沙尘天气日数的年际变化曲线（图3）可知，沙尘暴日数、 扬沙日数和浮尘日数变化趋势大体相似，呈现阶段性和减少趋势。石家庄1963～1972年和1977～1981年为沙尘暴的频发期，年平均日数分别为2.5天和2.2天。而1982～1999年为沙尘暴的少发期，年平均日数为0.22天，其中有14年（1982～1986年、1989～1991年、1994～1999年）没有沙尘暴发生。张北站1965～1982年为沙尘暴的频发期（17.4天／年），而1983～1999年为沙尘暴的少发期（3.3天／年），其中6年（1989、1994、1996～1999年）没有沙尘暴发生。
2 沙尘暴的成因分析
沙尘暴的形成一是要有强的冷空气而形成地面大风；二是在对流层低层存在着强烈的垂直方面的不稳定度和强对流；三是有丰富的地面沙尘物质。
2.1 地表沙尘物质的产生
坝上高原成土母质以玄武岩为主，土壤质地多为沙壤土或形成疏松裸露的沙土质地表。山地坡陡，谷深，山体岩石为花岗岩、片麻岩、石英沙岩、石灰岩等。其中一些地区山体岩石风化严重，植被覆盖率低，水土流失严重，在河道两旁、古河道周围及河流入海口形成面积很大的含沙丰富的易沙化土地。全省有丰富的沙尘物质。
由于人口快速增长，以及人类对水土资源不合理的开发利用，草原过度垦殖，过度放牧和樵伐，自然植被遭到严重的破坏。草原面积日益减少，50年代初坝上地区草场面积86万hm[2]，目前已减少到51万hm[2]，而耕地由50年代的40万hm[2]增加到目前的70万hm[2]。草原严重退化，牧草覆盖度由50年代的90%降低到44%，草高由60～80cm 降低到15 ～20cm，草产量由2250～3000kg／hm[2]降低到700kg／hm[2]左右。草原植被被破坏，成为沙化速度最快的地方。山林过度砍伐，建国前的原始森林已荡然无存。据统计，全省中等以上侵蚀程度的水土流失面积达5.27万km[2]，占山区面积的55%，太行山海拔800m以下的低山丘陵地带，光山秃岭到处可见，水土流失严重。太行山区每年流入海河的泥沙就有4400万t（注：河北水利厅.河北省太行山区水土保持总体规划.1996.）。全省沙化土地面积已经由1949年的122.6万hm[2]，增加到现在的272万hm[2]，占全省土地总面积的14.5%。其中坝上地区沙化最为严重，坝上张北、康保、尚义三县沙化面积由1958年的近3万hm[2]，增加到67万hm[2]， 沙化面积扩大了近23倍（注：河北省林业勘察设计院.河北省沙漠化土地普查报告，1995.）。
2.2 坝上地区气候干旱多大风
坝上地区年降水量300～450mm，是全省最干旱的地区。受蒙古高压控制和大气环流的影响，常年盛行西风和西北风，年平均大风日数在60天左右，居全省各地之首。冬春季降水量为50～60mm，仅占全年降水量的13%～16%，而春季大风日数高达27天以上，约占全年的50%左右（表3）。春季地面回暖解冻，地表裸露，土壤表层干燥、疏松， 在强大气流驱动下，沙尘随风而起，很容易形成沙尘暴天气。因此，坝上地区是全省沙尘暴发生最严重的地区，发生季节以春季为最多。
近几十年来，北方土地沙漠化日益严重，沙尘物质源越来越多，为何从60年代至1999年沙尘天气反而减少，而2000年春季又突然增加呢？裘国庆等人研究表明：近30年来北方4月上午平均风速大于5m／S（即沙尘起动临界风速）的日数呈减少趋势，它与沙尘天气日数的逐年变化曲线的变化趋势相当一致，这说明风力条件对沙尘暴影响更为显著。1998年以来，河北省降水偏少，年平均气温也较常年偏高，致使本省发生了大范围的前期严重干旱。去冬今春处于拉尼娜事件的高峰期，造成冷空气活动频繁，大风天气明显偏多，因而今春扬沙天气偏多。坝上高原地势又比京、津、河北平原高出一千多米，偏北大风携带大量沙尘，通过坝头沿线的五大天然隘口，沿着洋河、桑干河等“九条河床谷地风沙通道”，直逼京津及周围地区。这是2000年春季北京城遭遇较多的大风沙尘天气的主要原因。
表3 河北省代表站气候要素统计（1961～1990年）
站名年降水量(mm)冬春降水量(mm)冬春占全年(%)
张北381.4 59.516.0
康保349.9 54.516.0
沽源397.0 64.216.0
涞源530.0 75.614.3
承德521.7 83.015.9
围场424.4 64.115.0
丰宁463.1 61.513.0
唐山648.1 88.113.6
廊坊546.9 70.612.0
保定540.4 71.013.1
石家庄527.6 86.716.4
邢台523.5 83.015.9
黄骅610.5 81.013.3
衡水511.1 78.615.4
站名 年大风日数春季大风日数春季最多风向
张北69.627.0北北西
康保60.427.3西北
沽源53.727.3 南
涞源48.418.9西北
承德15.9 6.9 南
围场25.511.6北北西
丰宁30.512.6西北
唐山12.1 5.4 东
廊坊39.014.0南南西
保定20.5 8.8南南西
石家庄15.7 5.2南南东
邢台 7.0 3.7 南
黄骅24.111.5西南
衡水19.810.6 南
3 沙尘暴防治对策
人类对于遏制大风或垂直不稳定方面，至今还是无能为力的。但是，对于沙尘源的防治是大有可为的，这就是沙尘暴防治的着眼点。
a、防治结合，以防为主。沙化容易治沙难， 要扭转目前的治理速度赶不上沙化速度的被动局面，必须坚持保护优先，预防为主的原则，保护好现有林草植被和水土资源，防止造成新的破坏，是防治沙化蔓延、保护生态环境的根本性措施。
b、植树种草，建设首都绿色生态屏障。 对已沙化土地的治理工作要统筹规划，本着“宜林则林、宜灌则灌、宜草则草”的原则，建设乔、灌、草结合的防风固沙体系。当前要重点搞好直接影响首都生态环境的张、承、廊坊地区坝上、坝下、永定河下游“三大沙区”和九条风沙通道的防风固沙和水土保持的林草建设，抑制影响京津地区的主要沙尘来源和削弱大风风速，形成首都圈的绿色生态屏障。
c、调整产业结构，发展沙区产业，使农牧民尽快致富。 土地沙化严重的地区，也是经济落后的贫困地区。因此，防沙、治沙要和调整产业结构，脱贫致富相结合。要加强沙地资源利用和开发，发展高效农业、林业、畜牧业和有关高科技产业，并使之产业化、系列化，人们从产业化中获取经济效益，提高广大农牧民防沙治沙的积极性，实现生态、经济协调发展。
d、加强沙漠化防治关键技术的研究以及推广应用。 沙化防治关键技术主要有流沙治理技术（植物防风固沙技术、工程防风固沙技术）、节水灌溉技术、系统的沙地改造利用技术等。例如微灌技术可以减少灌溉定额50%～70%，增产20%～30%以上。这对于水资源极为缺乏的河北省来说，有着极为广泛的应用前景。在积极研究综合整治技术的同时，开展新技术、新材料、新方法在沙漠化防治与沙地开发中应用的研究。总之，在治沙工作中要充分利用国内外的先进、实用技术，结合当地的具体条件进行集成、组装、配套、示范和推广，提高防沙治沙成效。
e、建立和改善沙尘暴监测预警系统以及河北沙漠化监测系统。 大面积恢复林草植被需要较长时间的努力，因此目前的当务之急是建立并完善地面观测、高空观测、沙尘暴预报、天气雷达、卫星遥感、全天候通讯网等组成的“沙尘暴监测预警系统”，及时发布信息，以利于提前安排好防御措施，尽可能减少损失。
用3S技术（RS、GIS、GPS）对土地沙漠化和植被覆盖度进行动态监测，以便实时、定量了解沙化和绿化情况，为治沙工作的动态管理提供科学手段。
收稿日期：2000—06—22； 修订日期：2000—07—20