沙尘暴的气象学认识误区,本文主要内容关键词为:气象学论文,沙尘暴论文,误区论文,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。
沙尘暴于今已成为社会新闻最大热点之一,不仅媒体上报道频繁,连篇累牍,甚至与沙尘暴毫无干系的文章的大标题中都出现了沙尘暴。例如,“医疗广告恰如沙尘暴——十条中有八条违法”,“音乐风云榜-颁奖颁出一场沙尘暴”,“广告沙尘暴(多得)让人无处躲藏”,等等。
但是在很多文章中,都存在着不少的认识误区。社会上有些学者已经指出了一些,诸如:①治沙减少沙尘暴的主要手段是植树而不是种草和灌木。而实际上,我国大多数少雨的干旱和半干旱地区主要恰是适应草和灌木生长。这种误区是造成植树成活率很低的一个重要原因,使植树成了“植数”。②过于强调防护林带和小流域等点线治理,而忽视面上的治理,因而造成我国治沙工作“局部改善,整体恶化”。③忽视源头治理,过于强调局地沙源,例如造成“黄龙直逼北京,龙头越过官厅”的误导。④忽视大自然巨大的自我修复能力,过分强调人力工程,造成治理效率低下,大量浪费人力物力,使“沙进人退的局面仍没有得到根本的改善”。⑤忽视农民的永久性生存和增收问题,以为只要进行了治理就万事大吉,因而造成边建边破坏,以至“治理赶不上破坏”等等。
本文从气象学角度试对沙尘暴的认识误区进行讨论,但究竟是否误区,还请读者进行评判。
一、人类活动是造成沙尘暴的主要原因
确实,由于不科学的治理方法和当地农民的利益驱动,例如滥伐、滥垦、滥牧、滥挖、滥用水资源等,都会造成水土流失,产量降低,草原退化,土地沙化,以至荒漠和沙漠的扩大。据国家林业局副局长祝列克提供的统计资料,20世纪70年代、80年代、90年代和90年代后期4个时段,我国每年土地荒漠化面积平均分别增加1560、2100、2460和3436平方千米。
有些媒体文章认为,我国沙尘暴的频发,就是人类活动造成的土地荒漠化扩大造成的。
实际上,仅仅有了沙尘源还并不能产生沙尘暴。因为产生沙尘暴还需要另一个必要条件,那就是大风,大风是沙尘暴的动力,大风不到,沙尘是不会自己飞起的。也就是说,沙尘源的扩大并不必定造成沙尘暴的增多,这个认识误区的原因在于混淆了两个概念。
由于这个误区的存在,便必然会导致另一个认识误区,即由于我国荒漠化土地的迅速增加,沙尘暴的频率也是越来越高的。其实不是,根据中国气象局2001年统计,近50年来,除少数台站以外,我国北方绝大部分地区的沙尘天气日数是减少的。20世纪90年代明显少于50年代。如北京90年代年平均沙尘暴日数是50年代的1/8,年平均扬沙日数是50年代的1/14,年平均浮尘日数也只有50年代1/3(沙尘暴和扬沙分别指强风把沙尘扬到空中,使水平能见度分别降低到小于1千米和1~10千米;浮尘则是指无风或小风时因沙尘使能见度降低到1~10千米的天气现象)。
我国近50年沙尘天气日数的减少,主要正是大风日数减少造成的,大风多则沙尘天气多,大风少则沙尘天气少。两者相关十分密切。例如北京、甘肃民勤和张掖、新疆和田4站两者之间的相关系数分别高达0.656、0.812、0.634和0.636。
所以,这个误区的形成,主要是混淆了沙尘暴与土地沙化(或土地荒漠化)两个不同的概念。否则,为什么我国近50年来沙化土地面积越来越大,而沙尘天气日数却越来越少了呢?为什么沙尘天气明显减少多年之后,(冬春多大风的)2000年和2001年又突然多起来了呢?
这就充分说明,决定沙尘天气多少的,至少在最近50年中,主要还是自然条件即大风多少的因素。当然,在相同大风情况下,人类活动造成的沙源越多,沙尘天气也会越严重。
二、沙尘暴,“全是全球变暖惹的祸”
沙尘暴确实可以找到和全球变暖的联系,因为全球变暖主要表现在冬(包括晚秋和早春)暖。冬暖年份土壤蒸发大,土壤冻结程度又较差,因而土壤较干且较松,易于起尘沙。这正是形成沙尘暴的必要条件之一。
可是实际情况却常常正好相反,其原因也是因为沙源只是形成沙尘天气的必要而非充分条件。例如,我国大约从1985年开始出现暖冬,可是恰恰正是从这个时候开始沙尘暴天气也开始急剧减少。其原因,正如前面听说,我国冬春季沙尘暴日数的多少是和大风日数多少成正相关的。而危害我国的严重沙尘暴天气一般都发生在气旋中的冷锋锋面上。也就是说,大范围的沙尘暴都是由大范围南下的冷空气大风驱动的。因此沙尘暴少的年份冬春季偏北大风一定也少;而冬春季寒冷的大风少的结果,冬季便也较暖,反之亦然。
和本误区相联系的还另有一个认识误区。在前些年的媒体中,曾过分强调植树造林的作用。说大风少了,沙尘暴少了,都是植树造林的功劳。其实,防护林只对其下风方向二三十倍树高距离内才有降低风速,减少沙尘的功用。一过这个距离,因为高空动量下传,风速便重新恢复,何况从高空几千米远程输送而来的沙尘气流也决不是一二十米高的防护林所能遮挡和减弱的。
三、沙尘暴天气预报准确是因为监测网的作用
今年3月19-20日,一场席卷我国北方140万平方千米,影响1.3亿人口的强沙尘暴,被气象部门提前准确预报出来了。从而使人们有了充分的准备,大大减少了沙尘暴的不利影响。关于准确预报的原因,有报道说是沙尘暴联防监测网发挥了作用。
实际上,沙尘暴天气所以容易报准,主要还是由于它本身是个大型天气系统。这种系统就是前面说的气旋冷锋系统。冷锋面常常长达上千千米,锋后冷空气大风驱赶大片沙尘区浩浩荡荡向前推进,造成沙尘暴天气。这种大型天气系统来有踪,去有迹,路径和移速都比较稳定,也不会突然出现和消失。沙尘暴天气的预报,实际上类似冷空气大风的预报,这种大型天气系统的预报一般比较准确。而且我们还有卫星云图,云图上冷锋后的大风因为被沙尘染黄,其移动方向和强度变化更是直观、清楚。
相反,越是小的天气系统,便越难报。因为它们生命时间短,强度和路径变化快,突然出现,突然消失,常常使预报员们措手不及。何况有些小系统(如龙卷风)在天气图和卫星云图上看都看不到,更谈何预报。2001年12月7日下午北京一场降雪天气,就是由一般“船小好掉头”的冷空气,突然从东北折向西南,加上江淮地区一股暖湿气流突然北上,两者共同演出一场“小戏”。这场小戏在天气图上看倒是看到了,但预报已来不及了。当然,这场时间、范围和雪量都不大的降雪,造成北京3小时的交通瘫痪,其中还有交通道路方面的原因。
四、沙尘暴天气中能见度达到零米
作者并未刻意收集,但已见到报刊和电视台上报道:2001年甘肃金昌、2002年3月19日甘肃金塔、2002年5月甘肃教煌等多处能见度为零。沙尘暴中的能见度会不会等于零呢?
能见度的定义是,“视力正常的人能从背景(天空或地面)中识别出具有一定大小的目标物的最大距离”。这就是说,只要能在眼前辨别出任何东西,能见度就不会为零。所以,严格来说,只有人埋在沙中,或者眼前完全一片漆黑(指白天),能见度才能为零。否则,最多是接近于零。
让我们来看两次具体报道,一起是,敦煌2002年5月5日能见度为零时,记载报道的自然景象是,“前方道路已完全看不见,只隐约看到身旁树干的影子。”可见能见度还远不是零。再看5月3日敦煌能见度接近于零的那一次:“记者看到屋檐像(雨)水一样哗哗流沙子”。既然能看到屋檐流沙子,能见度当然远不止“接近于零”。所以敦煌莫高窟那天还能卖出去5000张门票,也才能使“日本客人顶着黄沙游览得还挺带劲”。
此外,作者见到的气象学专著中,也没有见到撒哈拉、阿拉伯、澳大利亚等沙漠地区有能见度为零的记载;我国几乎千年史书中,记得也仅“昼晦”,“白日(室内)点灯”而已。
五、利用人工降水来治理沙尘暴
今年曾有报纸记者在沙尘暴天气中两次访问了蒙古国南戈壁省。报道中说,当地官员曾表示希望和我国一起开展人工降冰治理沙尘暴的愿望。因为人工降水缓解干旱之后沙尘暴就会减少。
这种想法是很自然的,道理也不能说错,但实行起来效率太低。
首先,沙尘暴的源地一般是干旱或半干旱区,这里降水之所以很少,主要是气流中水汽太少。因此虽然当地同样也有气旋锋面活动,但多数只阴一阵很快就过去了,甚至连云都没有。而无云或少云的天气是不能进行人工降水的。因此这种地区,常常连适宜人工降水的日子都难于找到。
第二,即使有了适宜人工增雨的日子,由于云中水汽太少,人工增雨的效率也很低下,即增加雨量绝对值很小,没有什么意义。
第三,即使降下雨来,由于当地空气十分干燥,常常降到半空中就蒸发光了,成了雨幡,下不到地面上(有的地方称“魔鬼雨”)。
第四,由于干旱地区不仅空气,而且土壤也十分干燥,干土层很厚,即使下雨,也只是雨过地皮湿一下,又迅速干了。新疆吐鲁番1960年7月18日降了10.9毫米的中雨,这是当地几十年不遇的“特大暴雨”,午后相对湿度高达81%。可是,不到48小时,20日午后相对湿度又降至19%。一切又恢复了常态,好像什么也没有发生过。
总之,干旱地区要想暂时改变一下天气,人工降水也许是可以的,但是想要改变当地“长期的天气”——气候,那是很难的,而气候不变,沙尘暴情况也不会有什么大的变化。所以,据作者所知,世界上没有哪个干旱国家把人工降水作为可行的减少沙尘暴的措施。
此外,还有更进一步的误区,例如有篇文章中有个标题说:“沙尘暴何时不再来”,即希望消灭沙尘暴。实际上沙尘暴是消灭不了的,因为它的源头、即沙漠干旱地区是消灭不了的。原因在于地球上有形成沙漠的条件在。而这些条件又是消灭不了的。例如撒哈拉、阿拉伯和澳大利亚大沙漠等回归沙漠带,就是由于地球大气环流中亚热带纬度上副热带高压带中强大的下沉气流所造成;此外还有地形地理位置(大陆腹部地区、高原高山背风坡地区)形成的沙漠干旱区,只要地理条件不变,它们也将永久存在下去。所以,江总书记指出的“再造一个秀美的西北山川”,报上已经说明,指的也是并非都要消灭西北67万平方千米的沙漠戈壁。
六、沙尘暴就是绝对的灾害
沙尘暴是我国目前最严重的气象和环境灾害之一,是我国社会经济可持续发展的一个心腹大患。因此在公众心目中沙尘暴便常常成为十恶不赦的绝对坏事。其实并非如此。
首先,从哲学上说,沙尘暴也是地球上的一种自然现象,它并非孤立地存在的。它和其他许多自然现象有着密切的联系,而这些现象,也并非对人类都是不利的。其实,就是沙尘暴本身,也是可以“一分为二”的,只不过灾害常常成为矛盾的主要方面罢了。
第一,大气中的沙尘和其他气溶胶微粒,把大量入射地球大气的太阳光热量反射回到宇宙空间,使地球气温降低(一般形象地称为“阳伞效应”)。也就是说,大气中沙尘粒子等的存在,部分地抵消了因大气温室效应增强造成的全球变暖。根据联合国政府间气候变化委员会的评估,大约抵消了20%。1991年6月菲律宾皮纳图博火山大爆发,进入平流层的巨量的火山灰烟尘就使全球平均气温下降了0.5℃(扣除其他影响后),从而使强劲的全球变暖的势头得到了暂时的遏制(大约四、五年)。
第二,由于沙尘中含有大量的钙等碱性阳离子,可以中和酸雨的酸性。因而京津等北方工业发达的大城市,基本上没有南方城市普遍都有的酸雨。韩国和日本地区每当西来的大陆沙尘气流到达时,酸雨亦立即变成中性降水。
第三,沙尘可以大量吸收工业烟囱和汽车尾气中的硫氧化物和氮氧化物,加上沙尘减弱阳光降低气温,因而城市中沙尘天气时是不会出现光化学烟雾的。
此外,高空沙尘东移中沉降的结果,在200多万年时间中给我国制造了厚达百米的黄土高原;再向东去,更细的粒子掉进了大洋深处,沙尘中铁和磷的成分使缺少这些成分的海水中大量生长浮游生物和植物。而植物的光合作用又吸收二氧化碳,缓解全球变暖。
最后,还应指出,如果我们真的消灭了沙漠,那么我们同时也消灭了地球上的一种自然生态,消灭了适应干旱气候的一切物种(其中许多对人类有用),并将引起一系列意料不到的全球生态问题。因为沙漠是地球自然生态链中的一环。
可见,沙尘暴既是不可能消灭,也是不能消灭的。我们只能尽量减少它在影响所及地区的危害。我们全面地、辩证地研究认识沙尘暴,有利于在更高的认识高度上对它进行规划和治理。