沙尘暴会遏制全球变暖吗?_沙尘暴论文

沙尘暴会遏制全球变暖吗?_沙尘暴论文

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每当进入春季,沙尘暴扑面而来,不但在我国北方任意肆虐,还时常漂洋过海,侵入日本、北太平洋地区,偶尔还光顾一下美国,甚至连北极也不放过。今年以来,已经有几次沙尘暴天气影响我国北方。

面对这种狂风大作、黄沙漫天的鬼天气,人们的心情肯定糟透了。但一些专家的研究表明,沙尘暴有可能对全球气候变暖产生一定的抑制作用。沙尘暴像任何自然过程一样,对人类的影响也具有两面性。

沙尘暴减少与全球气候变暖

中国气象局兰州干旱气象研究所研究员韩永翔认为,随着全球增暖,近40年来沙尘暴发生次数总趋势是下降的。特别是近10年来的沙尘暴发生次数同寒冷时期的上世纪60~70年代相比是非常少的,更不能与17世纪的小冰期相比,与冰期巨大规模的沙尘暴相比,人类目前简直就生活在一个无尘的空间里。

目前,气候变暖引发的极端天气灾害引起了全球的高度关注。气候为什么会持续变暖?目前普遍认为人类过度向大气中排放二氧化碳是导致全球增暖的一个最重要的原因。正如科学家所预测,全球气温的确在上升,并在最近几年达到了近千年的峰值,但上升的幅度却远低于科学家根据二氧化碳浓度上升所预测的温度值。于是有些科学家认为地球系统可能存在着极其复杂的反馈机制,其中沙尘可能就是一种与二氧化碳增温相对立的非常重要的制冷剂。

“沙尘—二氧化碳浓度—气候”

科学家把悬浮在空气中、直径在1~100微米左右的固体、液体微粒叫做“气溶胶”,沙尘气溶胶是其重要的组成部分。

据中国科学院青藏高原研究所研究员方小敏介绍,科学家认为,沙尘气溶胶通过三种途径对地球环境产生重要影响。

首先它像一把阳伞阻挡太阳辐射进入地球表面,也就是所谓“阳伞效应”;

其次沙尘粒子还可以作为云凝结核影响云的形成、辐射特性和降水,产生间接的气候效应,被称为“冰核效应”;

另外最受科学家关注的是“铁肥料效应”,也即“铁假说”。它认为在海洋中增加铁可使浮游生物增加,并消耗大量的二氧化碳,使大气中的二氧化碳浓度降低,进而降低全球的温度,而铁则来源于大陆的沙尘。

最近十几年里,英国的《自然》和美国的《科学》杂志陆续发表了一系列报告,用人工加铁的实验,验证了“铁肥料假说”的成立。同时科学家对极地冰芯中沙尘、温度、二氧化碳浓度及海洋原始生产力的古气候记录进行对比分析,发现在地球系统中存在“低二氧化碳浓度—高粉尘”和“高二氧化碳浓度—低粉尘”两种状态,这表明粉尘与二氧化碳浓度之间存在着某种机制。科学家根据它们的关系进一步提出了“沙尘——二氧化碳浓度——气候”的反馈机制。沙尘既是气候的产物,又对气候起着控制作用。面对气候变暖,增加海洋中的沙尘含量,可以有效地抵消二氧化碳浓度上升所引起的增温。

韩永翔等通过对2001年4月中亚强沙尘暴过程在中国、韩国、 日本和北美大陆地面粉尘观测与同期北太平洋海洋生物观测事实,探讨了北太平洋沙尘与海洋生物兴衰的关系,推算出了这次引起海洋浮游生物快速繁盛的强沙尘暴过程在北太平洋地区的沙尘沉积量及铁物质的含量。根据此项研究结果, 推测出一年只需要平均10~15次左右的强沙尘暴过程,就可基本满足北太平洋海洋浮游生物的需要。

最近50年中国内地强沙尘暴过程年平均仅3.6次,即使相对寒冷的上世纪60~80年代中期以前,年强沙尘暴过程也仅4.3~4.7次,而温暖的上世纪90年代年强沙尘暴过程仅2.9次,显然不能满足海洋生物的需要。目前,中国内地沙尘暴年发生日数持续减少,沙尘作为与二氧化碳相对立的反温室作用的下降,可能也是目前全球气候变暖的原因之一。面对气候变暖,增加海洋中的沙尘含量,有可能抵消二氧化碳浓度上升所引起的增温。但韩永翔等强调,目前这种机制仍带有很大的不确定性。

沙尘暴的两面性

沙尘暴作为一种自然现象,很早就被人们所注意,如中国、韩国的史书、地方志及诗稿中,早就有“土雾满天”、“雨土”等记载。但真正开始科学意义上的沙尘研究,却是20世纪20年代的事情。

20世纪80年代以后,沙尘暴的研究开始进入一个黄金时期。随着观测手段和分析方法的进步,以及几个大的跨国科学实验的实施,无论其气候成因、时空分布特征、数值模拟,还是环境影响和气候效应等诸多领域都取得了重大突破。这些研究所涉及的领域非常广泛,几乎涵盖了地球科学的所有领域。

在20世纪90年代以前,人们对沙尘暴以及荒漠化的关注,还仅局限于其危害,把它作为一种灾害性天气进行研究,采取各种措施,努力将它对人类的危害降低到最小的程度。

长期从事粉尘研究的方小敏研究员对此却另有看法:“在普通人的眼里,沙尘暴是一种灾害性天气,但在研究全球变化的科学家眼中,沙尘暴是大自然中生物地球化学循环中的重要一环。它像任何自然过程一样,对人类的影响也具有两面性:有利也有害。如我国的黄土高原就是古代千万年沙尘暴的产物,同时更重要的是,如果没有沙尘暴气溶胶携带来的沙尘供应海洋生物所需要的各种物质,其中一环就会断裂,整个海洋生态系统就将改变,从而引起全球气候的急剧变化。因此,沙尘暴扬起的粉尘成为与二氧化碳增温相对应的地球制冷剂,并成为研究全球物质循环及气候变化中的关键环节之一。”

方小敏强调,我们对沙尘暴的认识和研究仅仅只是一个开始,对它的认识也有一个过程。如日本原来认为沙尘暴影响了日本的环境,但最近却转变了态度,把沙尘暴认为是自然的恩赐,因为沙尘暴抑制了日本的酸雨。

韩永翔说,如果将沙尘暴纳入到复杂的地球系统中,沙尘暴所起的作用就不是那么简单和绝对化了。众所周知,黄土高原就是沙尘暴的产物,其疏松的土质和处于季风雨区的自然特征,为古人利用木棍等极为原始的工具开发农业提供了最基本的自然条件,伟大的黄河文明发源于黄土高原在很大程度上就是沙尘暴给予人类的恩赐。

由于沙尘气溶胶可以进行远程传输和沉积,从某种角度讲,没有沙尘暴,也就没有北太平洋上最璀璨的明珠——夏威夷,因为造就夏威夷最初的养料来自遥远的欧亚大陆内部的沙尘暴。最近的研究表明,非洲撒哈拉地区大约在6000年前开始变干,沙漠化急剧扩展,沙尘暴越过大西洋进入南美的亚马孙河流域,而根据对此期间亚马孙河流域的古孢粉研究,正是此区植被大发展的时期。相反,在此之前,撒哈拉的植被繁盛时期却是亚马孙河流域植被减少的时期。

一直从事全球气候研究的韩永翔说,从全球的角度来看,一个沙尘弥漫的地球可能会抑制全球的气候变暖。但从中国人尤其是西北人的角度来看,我们不需要一个沙尘弥漫的地球去抑制气候变暖。

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