丰宁坝上草原天气预报15天

我国沙尘暴的研究进展综述

付志华资源与环境学院14地理科学1412410029)

摘要：沙尘暴是风蚀荒漠化中的一种天气现象，我国强沙尘暴灾害的逐年加剧是气候干暖化背景

下,沙化土地扩展的结果.沙尘暴的频发已经成为我国北方生态环境恶化的重要标志,加强对我国沙

尘暴的研究已成为当务之急.本文综合分析了沙尘暴发生发展的现状,评述了我国沙尘暴的研究历

史、进展及存在的问题.

关键词:沙尘暴;灾害;研究进展;中国

引言

由于沙尘暴对人类生存环境和社会经济的危害,及其所产生的沙尘气溶胶对全球气候变

化的深刻影响,人类愈来愈认识到沙尘暴不仅是一种严重的气象灾害,而且是不可忽视的生态

环境问题之一。近年来,沙尘暴问题已经成为国内外地学、资源与环境学等领域的研究热点。随着

观测手段和分析方法的进步,我国沙尘暴研究也取得了重大进展。同时值得注意的是,在

2000年春季,沙尘暴的发生出现了自20世纪90年代以来的又一次高峰,立即引起了政府和民众更

加深入的关注,由此也带来了沙尘暴研究的一个新的高潮,迅速涌现出一批重lan club 要的沙尘暴

研究成果。与以往有所不同的是,这些研究所涉及的领域更加广泛,几乎涵盖了地球科学所有领域以

及社会、人文、经济等学科,探测手段更加先进,分析资料更加翔实,对事实的揭露更为客观和准确。

本文对我国沙尘暴灾害的现状及其研究进展作一个综合评述,并展望沙尘暴研

究的趋势。

一、沙尘暴危害现状

沙尘暴对城市环境的危害是多方面的,除了严重降低空气质量,引起空气污染以外,还有

许多其他影响，如2000年4月5〜7日袭击我国西北地区北部、华北、东北南部、黄淮地区的沙尘

暴或扬沙波及到长春市,带来了大量的降尘。据长春市西部4个采样点测定,4月7日

伴随降雪的降尘量最高可达13.0gm-2,市区总降尘量超过3000t。泥雪样品在室温条件下自

然融化后，经实验室48h细菌培养，其细菌含量为每毫升8.9〜10.5万个，每平方米泥雪的细菌

侵入量达6.4亿个左右。扬沙或沙尘暴对城市造成了巨大的环境危害,而伴随着大量微生物的侵入,

势必引起城市微生态环境的改变,威胁到城市的生态安全。

也有研究结果表明,沙尘暴和扬沙天气与呼吸、循环系统疾病日门诊人数的增加有联系且均表现

为滞后效应,其影响程度为沙尘暴大于扬沙天气,沙尘天气对健康的影响因年份不同

同时沙尘暴对健康的影响有性别差异。沙尘暴同时给人们的生活及生产活动也产生巨大影响主要表

现在:(1)风沙流通过沙埋、风蚀、沙割、狂风袭击和降温霜冻等方式,使大片农田遭破

坏,农作物大幅减产。(2)对交通和供电线路产生影响,还可掩埋居民区、工矿区及其他设施

严重影响人们的生活。(3)大量沙尘进入高空,可随风飘散到数千km以外,对大气环境造成严重污

染,同时加剧土地沙漠化。

抑制沙尘暴灾害的关键是改变不合理的人类生产活动,恢复植被的自然状况,减少沙尘物

质的来源。现在在政府的支持下,实施了天然林资源保护工程、退耕还林工程等。沙尘暴天气及其研

究进展综述风沙源治理工程、三北防护林及生态示范区建设等。治沙专家认为:当

前最重要的是要保护好沙区现有植被,避免由于人为破坏造成新的土地沙化。其次,针对中国

几大沙漠继续扩张的现状,尽快在沙漠边缘建起防风阻沙生物隔离带,遏制沙漠的扩张,保护

人类的生存空间。在已经沙化的地区,实施生物措施与机械沙障等工程措施相结合,宜乔则乔,

宜灌则灌,宜草则草,灌、草、乔相结合。对北京影响严重的浑善达克沙地、乌盟后山、河北坝上、

山西北部等沙化土地进行紧急治理,率先启动,重点投入,重点治理,以遏制北京风沙源沙

化土地的扩展,减少沙尘暴和沙尘天气的危害,改善北京生态环境。同时,应该建立和完善沙尘

天气的动态监测和预警系统,并加强对沙尘暴的科学研究,掌握沙尘暴发生发展的机制和规律。

通过对沙尘暴的预警预报服务减轻沙尘暴灾害的损失。

二、我国沙尘暴研究进展我国历史上关于沙尘暴的记载,最早见于公元前1150年。史书中将沙尘暴

及相关的沙尘

天气记为“雨土”、“黄土弋”玫瑰湖 、“黄砂”、“雨尘土”、“黄霆”等。

地质学和地貌学家从19世纪中期就开始认识到沙尘暴现象和大气粉尘输送特价飞机票网上订票 过程,并对中

国黄土高原的形成产生了兴趣。Ehrenberg在1847年描述了从非洲输送到欧洲大陆的大气粉

尘；德国地质学家FedrinandvonRiehthofon通过在我国的实地考察(1868~1892年),认为中国广泛

分布的黄土是低空搬运的沉积物,主要是风吹扬起来的沙粒和尘粒沉降到干旱草原植被

上形成的,首次提出了中国北方黄土的风成假说;前苏联的奥勃鲁切夫将黄土的形成与沙漠、

戈壁联系起来了,认为中国北方等地的黄上是沙摸黄土,成因上与沙漠有关,并强调了反气旋

活动对黄土物质的搬运和沉积作用。

我国近代沙尘暴研究首先在地质学领域开展起来,主要从第四纪地质学的角度研究黄土

与粉尘沉积。1934年,马溶之对北京的降尘进行过研究。1958年,张淑媛指出了北京风尘的特

点性。王嘉荫通过对我国历史上沙尘暴记载的整理,认为我国历史上连续不断的“雨土”事

件

是支持黄土高原风成说的重要证据之一。刘东生等通过大量的研究工作,对黄土高原的风成

学说作了进一步的阐述。张德二根据历史记载、现代沙尘暴资料及浮尘天气过程分析认为,

我国西北干燥沙摸地带是沙尘的源地,而且黄土粉尘曾历经风力搬运过程,并以此支持黄土的

风成说。

气象部门自50年代开始对沙尘暴及其它风沙天气进行观测.七十年代末期,我国气象、大

气科学工作者开始研究沙尘暴天气。徐国昌等对197年4月2日发生在甘肃河西走廊的特大沙尘暴

过程进行了较为详尽的研究,初步揭示了沙尘暴的大尺度天气成因、沙尘输送过程和

运移路径,首次提出了“黑风暴”的定义及判别标准叭周明煌、曲绍厚等通过卫星云图分析、沙尘

气溶胶和沙吉水天气 尘暴路经地区表土测定,揭示了大气气溶胶的主要特征,认为沙尘暴产生的气

溶胶多半来自沙漠、戈壁而不是黄土高原阵。

1993年“.55特”大沙尘暴发生后,沙尘暴灾害引起了社会各方面的关注,西北各省、区和有

关科研机构相继开展了大量的沙尘暴研究。方宗义等编辑出版了《中国沙尘暴研究》,较为

系统地汇集了近年来我国在沙尘暴研究上所取得的进展,主要表现在以下几个方面:.1.历史时

期沙尘暴记载的统计整理；2.沙尘暴典型个案分析；3.沙尘暴的天气气候特征；4.沙尘暴的发生源

地、移动路径和沉降范围；5沙尘暴的沙尘气溶胶的物理和化学特性；6.沙尘暴灾害的遥感监测与

预报；7.沙尘暴防治对策研究。

近年来,沙尘气溶胶问题引起了我国学者的重视。沙尘气溶胶作为大气气溶胶的主要成分,由于

其光化学厚度大,分布范围广,通过其辐射强迫作用,对地球系统辐射平衡和全球气候变化的影响是非

常重要的。研究表明,沙尘气溶胶是重要的气候驱动因子之一,它可能是地球

气候系统10一IO00a尺度快速变化的一个重要激发与响应因子。不仅沙尘的直接气候效应显著,已

有证明表明沙尘还通过控制输人海洋的风成铁、铝等微量元素控制着海洋的生物产率,进而影响海洋对

CO:的吸收,间接地对气候造成显著影响。而气候和环境的改变又反馈于沙尘的产生、输送与沉积。

在第四纪地质学研究方面,最新的研究表明,通过黄上和冰心中的沙尘记录,可以较好地

反映第四纪以来粉尘沉积历史以及冰期、间冰期的气候波动,对全球变化、古环境等领域的

研究具有极其重要的价值,并为重建沙尘暴形成演化历史提供了可能。

三、展望

沙尘暴是大气边界层中的强风与干燥沙质地表相互作用的产物。风作为沙尘活动的动力条件,风

力强度和风场格局主要受大气环流及区域气候与地貌格局的控制。气候因子中的水热组合及其在不同

时空尺度上的变化也会影响下垫面表层土壤含水量和植物生长状况,进

而影响沙尘起动及传输过程。我国北方地区作为沙尘暴发生发展的源区,其地表沉积物组成

和上地利用类型均复杂多样。但是,有关各种类型地表的沙尘起动及输送机制,以及这些地表

对大气粉尘的贡献量等方面,迄今尚未开展系统的研究。需要通过对器测时期区域沙尘活动与大气环

流和气候各要素之间的相关分析,以及不同地表沙尘起动及传输的地面观测、遥感

监测和化学示踪等,力图解决上述提到的有关科学问题。开展此问题研究的目标是要弄清沙尘发生的

气候学成因,揭示大尺度空间范围的沙尘暴发生发展规律;建立反映沙尘起动、输送

和沉积全过程的动力学模型,明确粉尘沉降区的物质来源,量化沙尘原区、沿途过境区对大气粉尘贡

献率。主要研究内容包括:区域风场变化的大气环流背景及其与水热组合变化之间的关系;沙尘起

动、垂直输送机制及其与下垫面性质、大气边界层热量和动力状况之间的关系;

沙尘输送形式、近地面风沙流与上层粉尘流边界高度、垂直通量及结构的实验观3期史培军等:我

国沙尘暴灾害及其研究进展与展望测;不同地段土壤表层沉积物、风沙--粉尘流中沙尘

物质和沉降区降尘物质等的理化性质及矿物成分的对比分析。

沙尘暴的研究在我国已经取得很多成果,在研究方法上已经突破传统,研究手段上也有

了很大普禅山 改进,利用最先进的仪器进行观测和检测沙尘暴。研究所涉及的范围也越来越广,从沙

尘暴的气候特征到起因,从起沙到降尘,从检测预报到治理,各方面的研究都已有了很大的进步。沙尘

暴给人民生产和生活带来的影响已经引起了政府部门的高度关注,预防和治理沙尘

暴成为了今后研究工作的重点。为此,我提出3点建议:(1)加强对沙尘暴起沙动力机制及沙源地特征

的分析研究;(2)注重在研究方法和手段方面的改进和提高;(3)着手研究沙尘暴监测和

防治的具体措施。

沙尘暴研究中存在的若干问题：(1)沙尘的源地以及起沙机制和传输问题仍然是政府之间及其学

者之间争论的热点。解决这个问题需要建立高分辨率的沙尘源数据库,完善地理信

息系统。加强地面观测网建设和卫星监测的研究,对沙尘暴的发生及沙尘传输做出科学的分

析。(2)沙尘气溶胶对气候变化的影响还是一个不确定的因子。沙尘气溶胶是通过改变大气的辐射特

性影响气候变化上海嘉里中心 的。解决卫星资料准确反演大气光学厚度中的诸多困难,对评估沙

尘气溶胶气候辐射效应,分析其强迫特点有着重要意义。(3)加强沙尘气溶胶谱分布的观测网

建设。沙尘气溶胶谱分布数据对沙尘暴数值预报模式准确预报沙尘暴是十分重要的。因为没有沙尘

气溶胶的初始值,模式就不能准确地模拟沙尘的传输和沉降。(4)现在缺少土壤粒径分

布的详细资料,成为风蚀物理研究的困难之一。土壤粒径分布是风蚀动力学中计算沙尘垂直通量的重

要因子。(5)沙尘暴的治理对策也是各国学者关心的问题。在掌握沙尘暴发生发展规律的基础上,科

学地应用沙尘暴治理技术,可以有效地防治沙尘暴。在沙尘暴治理中,各种生态技术和节水技术有待

发展和完善。

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