匡耀求

每當(dāng)冰雪消融，春回大地之際，我們的首都北京往往會出現(xiàn)令人掃興的揚沙或沙塵天氣，這是沙塵暴在作怪。沙塵暴也稱沙暴或塵暴，是一種由狂風(fēng)攜帶著沙粒或塵土（或二者皆有）長距離飄揚而出現(xiàn)的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象。

全球有四大沙塵暴高發(fā)區(qū)：中亞、北美、中非和澳大利亞。中國西北地區(qū)是中亞沙塵暴高發(fā)區(qū)的組成部分，其中不少地區(qū)每年沙塵暴日數(shù)達(dá)30天以上。沙塵天氣自古以來就有，而且影響范圍很廣，從蒙古高原揚起的沙塵可以席卷華北、東北、朝鮮半島，跨越日本和太平洋，甚至影響到北美大陸。我國長江以北幾乎所有的地區(qū)都不同程度遭受沙塵天氣的影響。

“熱力洼地”=沙塵發(fā)源地？

很多人以為沙塵從沙漠里來，其實不完全是這樣，有的沙漠只是沙塵的落腳地，并不一定是沙塵的發(fā)源地。過去我們只能根據(jù)沙塵的來向判斷沙塵源地所在的大致方向，但是現(xiàn)在我們有了很多的地球觀測衛(wèi)星在太空日夜不停地監(jiān)視地球表面的動向。借助安裝在衛(wèi)星上的高分辨率照相機可以清楚地將沙塵的產(chǎn)生過程記錄下來。通過衛(wèi)星觀測科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)了一些重要的沙塵暴發(fā)源地，如非洲的尼日爾和尼日利亞、亞洲的塔里木盆地、幼發(fā)拉底河上游的敘利亞東部與伊拉克交界地區(qū)以及美國的新墨西哥州東部與得克薩斯州交界地區(qū)。這四個沙塵暴發(fā)源地的前兩個位于沙漠地區(qū)，后兩個并不是沙漠地區(qū)。為什么并非沙漠的后兩個地區(qū)也會成為沙塵暴的發(fā)源地呢？

2006年1月21日，安裝在Aqua衛(wèi)星上的MODIS照相機捕捉到了幼發(fā)拉底河流域上游敘利亞東部與伊拉克交界地區(qū)的一次沙塵暴的影像。在此同時獲得的地面熱力景觀圖像表明，沙塵暴發(fā)源地的地面溫度明顯低于周邊地區(qū)，該區(qū)域地面溫度在5～7℃左右，而周邊地區(qū)地面溫度均在10℃以上。該圖還表明位于沙特阿拉伯北部的沙漠地帶地面溫度達(dá)20℃以上，但該沙漠并沒有揚起沙塵，只是沙塵的堆積場所?？梢姡硥m暴的發(fā)源地在地表熱力景觀圖像上是一個溫度明顯較低的“洼地”，這種地面溫度明顯低于周邊區(qū)域的大氣下墊面稱為“熱力洼地”。大氣系統(tǒng)下墊面出現(xiàn)這種“熱力洼地”是導(dǎo)致大氣系統(tǒng)不穩(wěn)定的重要因素之一，正是相對周邊明顯較低的低溫牽引了氣流的下沉而揚起了地面的沙粒和塵土，沙塵被吹走后在當(dāng)?shù)亓粝铝烁鞣N奇形怪狀的風(fēng)蝕地貌。

為什么在沙塵暴的發(fā)源地地面溫度會明顯低于周邊地區(qū)呢？這主要是由于地球內(nèi)部的熱流在地表分布的不均勻性造成的。由于地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成在不同的區(qū)域有顯著的不同，來自地球內(nèi)部的熱流的強度在不同的區(qū)域差異明顯：地殼性質(zhì)比較活躍的地區(qū)大地?zé)崃鬏^高，通常在100 mW/m2以上，而地殼性質(zhì)比較穩(wěn)定的地區(qū)，大地?zé)崃髅黠@較低，通常低于50 mW/m2，有的區(qū)域（如非洲的尼日爾）甚至低于30 mW/m2。

2006年1月1日MODIS影像記錄到了美國新墨西哥州東部與得克薩斯州交界地區(qū)發(fā)生的一次沙塵暴。這是美國經(jīng)常發(fā)生沙塵暴的一個區(qū)域。由MODIS影像編制而成的該區(qū)域大地?zé)崃鲌D表明，沙塵暴的發(fā)源地是大地?zé)崃鞯椭祬^(qū)域，大地?zé)崃髦档陀?0mW/m2，而其西邊則是一個明顯的大地?zé)崃鞲咧祬^(qū)域，其大地?zé)崃髦翟?0 mW/m2以上。

新墨西哥州東部與得克薩斯州交界地區(qū)是美國中南部地區(qū)地內(nèi)最冷的一個區(qū)域。研究表明，該區(qū)域4千米深處的溫度低于70℃，而其西邊區(qū)域同一深度處的溫度高達(dá)180℃?？赡芫褪沁@塊“冷地”牽引了大氣的下沉而揚起了大范圍的沙塵，引發(fā)了這個區(qū)域頻繁不斷的沙塵天氣。

通過上面的分析，不難看出，沙塵暴是突發(fā)強烈的下沉氣流揚起來的，造成氣流下沉的一個重要因素是地內(nèi)熱流較低的區(qū)域形成的“熱力洼地”對大氣氣流產(chǎn)生的牽引作用。顯然，大規(guī)模的沙塵暴主要是從大地?zé)崃髅黠@低于周邊地區(qū)的“熱力洼地”產(chǎn)生的。非洲的尼日爾和尼日利亞、印度與巴基斯坦交界地帶的塔爾沙漠、蒙古共和國的戈壁地區(qū)、我國的塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、鄂爾多斯高原的庫布齊沙漠西段和毛烏素沙地均是這樣的“熱力洼地”，這些區(qū)域是重要的沙塵暴發(fā)源地。

有的放矢防治沙塵

談及沙塵暴頻發(fā)的原因，人們通常將其與人類過度開發(fā)自然資源、過量砍伐森林、過度開墾土地相聯(lián)系，認(rèn)為只有那些氣候干旱、植被稀疏的地區(qū)，才有可能發(fā)生沙塵暴。其實，如果沒有強烈的下沉氣流，即使是裸露的沙灘或旱土也很難揚起沙塵長距離漂移。而在長期而強烈的下沉氣流作用下，即使是堅硬的巖石也會遭受風(fēng)蝕而不斷產(chǎn)生沙塵，雅丹地貌就是由這樣的氣流“雕鑿”出來的。很多沙塵暴的源區(qū)實際上是戈壁灘，當(dāng)?shù)貛缀蹩床坏缴硥m，因為那里的沙塵在產(chǎn)生的同時就被風(fēng)吹走了。1999～2002年四個年度的春季在我國境內(nèi)發(fā)生的53次（1999年9次，2000年14次，2001年18次，2002年12次）沙塵天氣中有33次起源于蒙古共和國中南部的戈壁地區(qū)。在這樣一類有強烈的下沉氣流長期作用的地區(qū)，植被是很難生長的，更談不上森林。當(dāng)然，在這樣的地區(qū)開墾土地，無疑會加劇沙塵暴的發(fā)生。

位于毛里塔尼亞撒哈拉沙漠腹地中的一個穹坑構(gòu)造，就是由下沉氣流產(chǎn)生的風(fēng)蝕作用長期雕鑿而形成的大型洼地，旋渦狀下沉氣流像風(fēng)鉆一樣向該處地下“雕鑿”，在這樣的風(fēng)力侵蝕下不斷深切并使基巖裸露遭受風(fēng)化，風(fēng)化后結(jié)構(gòu)相對松散的巖層在氣流侵蝕下碎解成為沙礫或塵土，并被狂風(fēng)卷走。該區(qū)域旋渦狀下沉氣流的長期作用使得這個地處沙漠腹地的穹坑洼地不但沒有被風(fēng)沙覆蓋，而且當(dāng)?shù)仫L(fēng)化作用形成的沙礫和塵土也全被狂風(fēng)吹走。盡管目前這個環(huán)狀穹坑地勢低洼，卻沒有沙塵堆積、也少有碎屑沉積物，只有在穹坑最低洼處的局部凹坑或溝谷里有一些鹽堿沉積（這是盆地匯集了大范圍地表徑流很快蒸發(fā)的產(chǎn)物，是下沉氣流活躍的標(biāo)志）。這里的地表雖然看不到松散的沙粒和塵土，但卻是撒哈拉沙漠風(fēng)沙的一個重要源區(qū)，其風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化成了風(fēng)沙。

長期以來，我國防治沙塵暴的思路主要放在城市周圍的防護林體系建設(shè)上，這雖然對改善城市區(qū)域的生態(tài)環(huán)境起到了一定作用，但是在抵御沙塵暴方面則沒有起到實質(zhì)性的作用，雖然“三北”防護林工程建了一期又一期，影響北京的沙塵暴卻是有增無減?？梢哉f，過去沙塵暴的防治在一定程度上是無的放矢。根據(jù)沙塵暴產(chǎn)生的原理，沙塵暴防治的重點應(yīng)放在“熱力洼地”上，首先要嚴(yán)格控制“熱力洼地”上的人類活動，采取必要的措施防止“熱力洼地”上的沙土在地表裸露；其次應(yīng)采取一切可能的措施提高“熱力洼地”區(qū)域的地表溫度，如增加草被覆蓋提高區(qū)域地面的保溫能力以減緩這些“熱力洼地”對下沉氣流的牽引作用。

【責(zé)任編輯】唐宇