沙尘暴及其研究进展综述

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13.0g·m-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”、“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