沙尘暴缘起土壤风蚀
据新华社兰州电在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所专家的努力下,
一项为
探讨沙尘物质的启动、传输机理而专门设立的沙尘暴风洞模拟实验近日顺利完成。
通过实验,专家们发现,土壤风蚀是沙尘暴发生发展的首要环节。风是土壤最直
接的动力,其中气流性质、风速大小、土壤风蚀过程中风力作用的相关条件等是最重
要的因素。另外土壤含水量也是影响土壤风蚀的重要原因之一。
这项实验还证明,植物措施是防治沙尘暴的有效方法之一。专家认为植物通常以
3种形式来影响风蚀:分散地面上一定的风动量,减少气流与沙尘之间的传递;阻止
土壤、沙尘等的运动。
此外,通过实验研究人员得出一条结论:沙尘暴发生不仅是特定自然环境条件下
的产物,而且与人类活动有对应关系。人为过度放牧、滥伐森林植被,工矿交通建设
尤其是人为过度垦荒破坏地面植被,扰动地面结构,形成大面积沙漠化土地,直接加
速了沙尘暴的形成和发育。
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所谓风沙活动,
就是大风作用于干燥的地表所引起的一系列物理现象。通常是颗粒细小的沙尘飞人大气之中,处于悬浮状态,同时受到大气的空间运动的影响。沙尘借助于高空气流移动到数十公里、数百公里、数千公里、数万公里以外。根据卫星遥感监测结果,亚洲大陆的沙尘可以横越太平洋,到达美国中部地区。颗粒稍大的沙粒,在地表作跳跃式运动,粗沙跳跃不起来,只能在地面滚动。沙尘和沙粒的运动是同时进行的,往往给人以天昏地暗的感觉。
沙尘暴只是风沙活动的一种形式,然而沙尘暴的危害却十分广泛:沙尘暴使空气混浊,能见度大为降低,影响飞机的升降和汽车、火车的正常运行。沙尘被吸入呼吸道,成为病菌传播的重要媒介。沙尘飞入眼睛,会影响视力。因此,沙尘是危害环境,影响空气质量的重要因素。春季北京空气中的可吸人颗粒物居高不下,与风沙活动、沙尘暴有密切关系。北京作为中国首都、国际知名的大都市,风沙活动、沙尘暴备受国际社会的关注,早在20世纪70年代,北京就被国际沙漠化会议列为受风沙危害严重的都市之一。北京为了成功举办奥运会,必须下大力气把北京的环境治理好,减缓风沙活动和沙尘暴,才能真正地实现绿色奥运。
北京沙尘暴天气出现的原因:
北京属于山前冲积洪积扇,在地质时期的第四纪,北京周围的山区,曾被冰壳所覆盖,后来,后期由于大气变暖,冰壳融化破裂,巨大的冰块在流水作用下向坡下滑动。石景山区磨式口的第四纪冰川擦痕,八大处公园中的冰川漂石,就是这样产生的。山上的冰川洪水,将大量的泥沙、砾石推到山下,形成了冲积洪积扇,北京市区和市郊,均在冲积洪积扇上。按照沉积学原理,个体比较大的砾石最先沉积,然后是粗沙、中沙、细沙、粉沙和泥土。由于这种原因,在北京地下8—10米处常常可以见到沙子和砾石。在离山比较近的地方,例如石景山区,剥开薄薄的地表土,即可以见到沙子和砾石。由于市区地下沙子埋藏比较深,只有在基建施工挖地槽时,才能够见到地下沙子。在修地铁、建高层建筑等等重大施工中,都会在地下暴露出沙子。工地上的沙子,在大风作用下能够飞扬扩散。近年北京大搞基建施工,大小工地千余处,这是北京近年风沙活动频繁的重要原因之一。北方地区每年春季的大风或强风天气和干旱少雨、气温较高的环境是沙尘暴的产生必要条件之一。从某种意义上说,北京的沙尘暴似乎不可抗拒。除此之外,北京郊区的耕地和垃圾场,在春季大风之际,也会出现尘土飞扬,成为北京重要的沙尘源。北京汽车逐年增多,汽车尾气中含有未能完全燃烧的炭粒,也增加了空气中的可吸人颗粒物。工业锅炉、家庭烧煤,也会产生煤炭的灰烬,成为灰尘之源。
1.1
沙尘暴定义与等级划分
沙尘暴(Sand-dust storm)是沙暴(sand storm)和尘暴(dust storm)两者兼有的总称,是指强风把地面大量沙尘卷人空中,使空气特别混浊,水平能见度低于1km的天气现象。其中沙暴系指大风把大量沙粒吹入近地面气层所形成的捎沙风暴;尘暴则是大风把大量尘埃及其它细粒物质卷入高空所形成的风暴。
对沙尘暴强度的等级划分,一般采用风速和能见度两个指标。我国对沙尘暴的划分为:4级<风速<=6级,500m<=能见度<1000m,称为弱沙尘暴;6级<风速<=8级,200<=能见度<500m;称为中等强度的沙尘暴;风速>=9级,能见度<200m,则称之为强沙尘暴,在强沙尘暴的等级范畴内,又划分出了特强沙尘暴,即50m<=能见度<200m时,称为强沙尘暴,当其达到最大强度(瞬时最大风速>=25m/s,能见度<50m,甚至降到0m时,称为特强沙尘暴)
我国沙尘暴出现的特征
根据沙尘暴发生频率、强度、沙尘物质组成与分布、生态现状、土壤水分含量、水土利
用方式和强度,结合区域环境背景将中国北方划分出
4个主要沙尘暴中心和源区:
1)甘肃河西走廊及内蒙古阿拉善盟;
2)南疆塔克拉玛干沙漠周边地区;
3)内蒙古阴山北坡及浑善达克沙地毗邻地区;
4)蒙陕宁长城沿线。上述沙尘暴多发地区的沙尘也常随西风和西北气流输送到华北及长江中下游,形成沙尘天气。沙尘暴的发生一般需要强劲的风力、丰富的沙尘源和不稳定的空气层结三个条件。裸露地表富有松散、干燥的沙尘是沙尘暴形成的物质基础;足够强劲持久的风力和不稳定的空气层结是沙尘暴形成的必要气象动力和热力条件。
沙尘暴多发生在春季的3~5月,以午后为多,其伸展高度一般为1000~2500米,严重时可达2500~3200米。
1.3
沙尘暴的危害
沙尘暴,特别是特强沙尘暴是一种危害极大的灾害性天气。当其形成之后,会以排山倒海之势滚滚向前移动,携带砂粒的强劲气流所经之处,通过沙埋、风蚀沙割、狂风袭击,降温霜冻和污染大气等作用方式,使大片农田或受沙埋、或遭风蚀刮走沃土,或者农作物受霜冻之害;致使有的农作物绝收,有的大幅度减产;它能加剧土地沙漠化,对大气环境造成严重污染,对生态环境造成巨大破坏,对交通和供电线路产生重要影响,给人民生命财产选成严重损失。特别是西北地区尤为严重,几乎每年都有强沙尘暴发生。由于近几年强沙尘暴发生频数有逐步增加的趋势,加之土地资源超载的局面短期间难以改善,随着全球气候的变暖,水资源短缺的矛盾将日益尖锐。因此,沙尘土暴对人类的危害也将随之增大。
减轻沙尘暴的策略和措施
沙尘暴是由天气过程和地面过程共同作用的产物。但是目前人类控制天气的能力还很有限,减缓沙尘暴灾害频度与强度的关键在于搞好地面的生态保护与建设。坚持“预防为主、保护优先、防治并重”的生态保护与建设方针;建立和完善生态保护的法规和政策体系,停止导致生态环境继续恶化的一切生产活动,对于超出生态承载能力的地区要采取一定的生态 移民措施。
(1) 沙尘源区尽快确定旱作农业制度,开展旱作农业研究,实施“退耕还林还草”
。
(2) 合理调配流域水资源,利用经济杠杆,在上中游强制性推行节水灌溉,提高资源的利用率,保护和恢复内陆河下游生态环境。比如黑河流域、石羊河流域、塔里木河流域等。
(3) 善待沙漠、慎重移民。严格控制沙漠开发;尽快在沙漠边缘过渡带、干湖盆、内陆河下游建立封育区和省级、国家级自然保护区。开展“封沙固沙”研究和项目,对重点地区优先实施。
(4) 保护和完善绿洲防护林体系。在防沙阻沙林外缘划定300~500米不等的封沙育草带,严禁放牧樵采。每年适当引洪灌溉丘间低地以促进自然植被的恢复。对于绿洲农业区要改革耕作制度,提高冬春季农田覆被率,革新农机具,发展阳光大棚、温室等高科技农业。
(5) 强化沙尘暴的科学研究,加强沙尘暴源区监测网的建设,掌握沙尘暴发生发展的机制和规律,做到对沙尘暴的预警预报。减轻沙尘暴灾害的损失。