这么大沙尘暴,防护林白种了?这些真相你需要知道

来源:果壳

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?

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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。

图中左上的红色部分就算著名的蒙古-西伯利亚高压,是我国西方方向干冷气流的主要来源丨Sinysee 

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]

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。

[4]毛乌素:“沙漠”没有消失,只是被人类缚住http://www.xinhuanet.com/politics/2020-06/19/c_1126132736.htm

[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。

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