龚家栋

　　中国科学院寒旱植物研究所 博士

　　内蒙古阿拉善盟行政公署 副盟长

　　1. 沙尘暴的概念

　　沙尘暴 (sand duststorm) 是沙暴 (sandstorm) 和尘暴 (duststorm) 两者兼有的总称，是指强风把地面大量沙尘物质卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度低于 1km 的严重风沙天气现象。其中沙暴系指大风把大量沙粒吹入近地面气层所形成的携沙风暴；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 ( 赵兴梁， 1993 ；王式功等， 2000) 。中央气象局地面气象观测规范中将沙尘天气分为浮尘、扬沙和沙尘暴 ( 张广兴等， 2003) 。浮尘是指尘土、细沙均匀地悬浮在空中，使水平能见度小于 10km 。浮尘多为远处尘沙经上层气流传播而来，或为沙尘暴、扬沙出现后尚未下沉的细粒悬浮空中而成，太阳呈现白色，远距离的景物呈现黄褐色；扬沙是指由于风大将地面沙尘吹到空中，使空气相当混浊，水平能见度在 1 — 10km 以内；沙尘暴是指由于强风将地面大量沙尘吹起，使空气很混浊，水平能见度小于 1km 。天空呈现沙褐色，甚至红褐色。

　　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。

　　2. 阿拉善高原是我国最大的沙尘暴中心和源区

　　与土地沙漠化区域相联系，全世界有四大沙尘暴多发区，分别位于中亚、北美、中非和澳大利亚。我国的沙尘暴区属于中亚沙尘暴区的一部分，主要发生在北方地区。总的特点是：西北多于东北地区，平原 ( 或盆地 ) 多于山区，沙漠及其边缘多于其它地区。且主要集中在两大区域：一个位于塔里木盆地的塔克拉玛干沙漠，从巴丹吉林沙漠东部，南至甘肃河西走廊，经腾格里沙漠、乌兰布和沙漠至库布齐沙地和毛乌素沙地，是另一沙尘暴多发区，也是西北地区涉及范围最大的沙尘暴多发区。有关对西北地区强和特强沙尘暴个例谱的统计分析表明：我国西北地区最大的强沙尘暴出现区域，是西起吐鲁番、哈密地区，东接蔓延达 1000km 的甘肃河西走廊，北连内蒙古阿拉善盟，东延伸到河套地区 ( 王式功等， 2000 ；卢奇等， 2001) 。

　　2001 年春，国家环境保护总局委托中国科学院寒区旱区环境与工程研究所、植物研究所派出专家，并与中央电视台记者合作，分兵两路，分别对甘肃河西走廊、阿拉善高原强沙尘暴区和内蒙古中部北京沙尘天气的尘源区作“探索沙尘暴”科学考察。本次考察的目的是探索近期我国沙尘暴频频发生的原因，追寻沙尘暴的源区，提出减轻沙尘暴危害的对策。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四个主要沙尘暴中心和源区 ( 图 1) ：① 甘肃河西走廊及内蒙古阿拉善盟；② 新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移到华北及长江中下游，形成沙尘天气 ( 王涛等， 2001) 。

　　在上述四个主要沙尘暴中心和源区，以阿拉善高原的生态环境恶化最为严重。

　　阿拉善高原四周群山环绕，狼山余脉罕乌拉山和雅布赖山等干燥剥蚀山地的插入，将阿拉善高原分割为大小不等的几个盆地，盆地中心以流动沙丘为主的沙漠覆盖，如巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠等。在全盟 27 万平方公里的国土中，沙漠占 28.10% 、戈壁占 34.16% 、山地与丘陵占 18.02% 、滩地占 19.71% 。其中，黑河下游额济纳河沿岸绿洲、东西绵延 800 多公里梭梭林带、贺兰山天然次生林以及沿贺兰山西麓分布的滩地、固定和半固定沙地，共同构成了阿拉善地区的生态屏障，这三大屏障，在空间上呈“π”型分布，是我国西北地区重要生态防线。当前面临的生态恶化主要是由于黑河断流、长期干旱和对森林草原的过渡利用导致这三个生态功能区及沙漠边缘固沙植被带退化，主要表现为：

　　( 1 )湖泊干涸，湿地消失，绿洲萎缩。分布于黑河下游额济纳旗境内以东西居延海为主体，面积为 2485 平方公里，包括湖泊、盐化沼泽和泥碳地、芦苇地等湿地，自 1961 年开始相继消失。地下水因得不到地表水的补充，水位持续下降，水质逐渐恶化，两湖地区井水含氟量、含砷量普遍超标。东西居延海盐漠广布，湖岸沙丘向湖心逼近；古日乃湖与拐子湖周边已形成重盐土和斑状梭梭残林及流沙地；绿洲面积由 6500 平方公里退化到目前的 3328 平方公里，并且以每年 13 平方公里的速度递减。

　　( 2 )植被退化，生物多样性减少。横贯东西 800 公里的 113.3 万公顷梭梭林仅剩 38.6 万公顷残林，并正以每年 0.17 万公顷的速度减少；贺兰山西麓天然次生林更新困难，目前仅存 3.58 万公顷；胡杨林面积由解放初的 5 万公顷减少到目前的 2.94 万公顷；草场退化面积达 334 万公顷以上，原有的 130 多种植物种现仅存 30 多种；植被覆盖度降低了 30 — 80% ，大面积的草场已无草可食； 180 余种野生动物(包括国家一、二、三类珍稀动物)，或迁栖他乡，或濒临绝迹。

　　( 3 )沙漠化加剧，沙尘暴频繁发生。全盟沙漠化土地面积已占总土地面积的 82.3% 。在风力的作用下，乌兰布和沙漠以每年 8 — 10 米的速度前移，巴丹吉林沙漠也以每年 20 米的速度扩展。进入 20 世纪 90 年代以来，沙尘暴频次越来越高，强度越来越大，危害程度也越来越重。牛生杰等 (2000 ， 2001) 指出，在贺兰山西部，拐子湖沙尘暴高发中心 ( 表 1) 。

表 阿拉善地区沙尘暴资料统计 ( 据周建秀等，2002)

　　日益恶化的生态环境给阿拉善地区经济社会带来极大危害，并且也波及到西北、华北地区。一是阿拉善地区已成为我国最大的沙尘源地。我国沙尘暴的北方路径和西北路径均通过阿拉善地区。据 2000 年春北京地区 9 次沙尘天气的冷空气定量分析，有 8 次途径为额济纳旗、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠。二是三大沙漠将握手连片。巴丹吉林沙漠侵入额济纳绿洲，巴丹吉林与腾格里沙漠在雅布赖山两端握手，腾格里和乌兰布和沙漠及北部其它沙漠在吉兰太附近交汇，已经发出了几大沙漠连为一体的信号。三是加重了牧民的贫困化程度，许多地区已失去人畜生存条件，部分牧民沦为生态难民。四是严重威胁到东风航天基地的生态安全，同时也直接影响到河西走廊、宁夏平原、河套平原三大商品粮基地和西北、华北及京津地区。五是大量风沙侵入黄河，使河床抬高，行洪能力下降。今春发生在乌海的“凌汛”，使 1000 多人遭受洪水围困，直接经济损失过亿元，与该段河床因风沙抬高有直接关系。

　　3. 北京地区的沙尘特征 ( 王涛等， 2001)

　　近年北京出现的沙尘天气多为扬沙和浮尘，少见的沙尘暴强度也较弱，例如， 2000 年 4 月 6 日出现的当年最强沙尘天气，最大风速 14 m / s，最低能见度 500 m，属一般性弱沙尘暴。据统计， 1971 — 1998 年出现扬沙次数 355 次、浮尘 111 次、沙尘暴 25 次，分别占 74% 、 21% 、 5% 。解放后，从 20 世纪 50 年代到 90 年代中前期北京的沙尘天气在波动中逐年减少，大风较多的 20 世纪 70 年代也是如此 , 出现了“有风无沙”现象。但从 1998 年起，沙尘天气明显回升， 2000 年出现 12 次，接近 20 世纪 60 年代 (1995 年 12 次、 1966 年 20 次 ) 水平。

　　应用各县沙尘天气统计资料，把北京的沙尘天气划分为扬沙、浮尘、扬沙—浮尘、大风—浮尘、沙尘暴 5 种类型。

　　扬沙型 ：扬沙占 50% 以上，浮尘在 25% 以下，分布在永定河流域，代表站有大兴站、北京市气象台和丰台站；

　　浮尘型 ：风沙多于大风，浮尘占 60% ，扬沙只占 20 — 30% ，代表站有平谷、房山站；

　　扬沙—浮尘型 ：扬沙不足 50% ，浮尘 >30% ，代表站有顺义站；

　　大风—浮尘型 ：大风高于风沙日 4 — 5 倍，风沙日以浮尘占 50% 以上、浮尘在 25% — 40% 之间，这些站多分布在“风廊”地区，代表站有昌平、怀柔、密云站；

　　沙尘暴型 ：大风和沙尘暴多，沙尘暴占风沙日的 45% ，延庆为代表站。

　　可见，类型分异与台站所处地理位置息息相关。

　　综合各台站风沙天气类型，地球化学、重矿物等分析追踪结果和典型沙尘天气过程气象云图显示，得出北京沙尘物质来源的结论：扬沙为就地起沙，永定、潮白、御栖河古沙土沉积和城市建设弃土为主要沙尘来源；沙尘暴及浮尘物质主要来自上风向沙尘暴多发区，内蒙古高原阴山北坡及浑善达克沙地南缘农牧交错带旱作农耕地和退化草原是沙尘物质的最主要提供者。

　　受地理位置和地形制约，上风向沙尘进入北京有三个主要通道，俗称“风口”，它们是关沟、潮白河和永定河河谷 ( 或谷地 ) 。历史上北京也曾出现过强沙尘暴肆虐的天气，最早的沙尘暴记录出现在公元 440 年 ( 北魏太平真君元年 ) ， 15 世纪中叶到 17 世纪中后期 ( 明代中后期到清代前期 ) 是北京平原沙尘暴最多发、强度最大的时期，并且，沙尘暴和持续的旱灾加速了明王朝的灭亡。

　　4. 阿拉善高原沙尘暴对北京地区生态环境的影响

　　综上所述，北京地区的扬沙和沙尘暴天气的沙物质来源主要以就地起沙或内蒙古中部农牧交错区为主，而浮尘天气的沙物质来源则与阿拉善地区有密切关系。如图 2 所示，我国西部沙尘暴天气系统有三条路径，其中西北路径和北方路径均经过阿拉善高原，进而影响北京地区。

　　为进一步说明沙尘暴的影响范围，我们来看一个典型事例 ( 吕海亮， 2002) 。 1998 年 4 月 15 日下午到夜间，内蒙古西部和中部、甘肃、宁夏、陕北、山西等地出现了沙尘暴天气。这些地区被卷到空中的沙尘，在高空西北气流的引导下，向东南方向扩散。这次来自西北和内蒙古地区的沙尘暴，从 16 日起，使华北中部到长江中下游以北大部分地区先后出现了浮尘天气。 17 日 8 时天气实况资料显示，浮尘已达江汉平原和江南中东部，武汉、南京、上海、杭州等地都报告了天空呈土黄色。这次沙尘暴还“漂洋过海”，在 17 日 8 时地面天气图上，韩国济州岛和日本九州等地都标上了浮尘天气符号。更令人吃惊的是，气流裹着沙尘竟然漂过太平洋一直吹到了美国西海岸的加利福尼亚。 1998 年 4 月 16 日，棕黄色的黄云在锋面的推动下到了中国的黄海海岸线。 4 月 20 — 24 日在低压大气环流的带动下沙尘飞跃到了北太平洋。 4 月 15 日，沙尘到达了美国西海岸。

　　综上所述，阿拉善高原的沙尘暴对北京地区的生态环境具有比较显著的影响。起主要影响方式为浮尘。考虑到中国北方近期生态环境恶化的势头还未得到遏制；全球增温会使地表解冻期提前；内蒙古中部及西北区东部的干旱还无明显减缓迹象；再考虑到目前已经出现新一轮沙尘暴活跃的迹象，所以未来沙尘暴可能将处于活跃期。那么，阿拉善高原对北京地区的影响还有可能加大。

　　主要参考文献

　　卢奇，杨有林 . 全球沙尘暴警世录 . 2001.

　　北京：中国环境科学出版社

　　吕海亮 . 沙尘暴与温室效应 . 森林与人类， 2002 ， 2 ： 13 — 14

　　牛生杰，孙继明等 . 贺兰山地区沙尘暴发生次数的变化趋势 .

　　中国沙漠， 2000 ， 1 ： 55 — 58

　　牛生杰，章澄明等 . 贺兰山地区沙尘暴若干问题的观测研究 .

　　气象学报， 2001 ， 2 ： 196 — 205

　　王绍武，董光荣 . 中国西部环境演变评估 . 2002.

　　北京：科学出版社

　　王式功，董光荣等 . 沙尘暴研究的进展 .

　　中国沙漠， 2000 ， 4 ： 349 — 356

　　王涛，陈广庭等 . 中国北方沙尘暴现状及对策 .

　　中国沙漠， 2001 ， 4 ： 322 — 327

　　王涛，吴薇等 . 中国北方沙漠化土地时空演变分析 .

　　中国沙漠， 2003 ， 3 ： 230 — 235

　　杨根生，拓万全等 . 风沙对黄河内蒙古河段河道泥沙淤积的影响 .

　　中国沙漠， 2003 ， 2 ： 152 — 159

　　张广兴，李霞 . 沙尘暴观测及分级标准研究现状 .

　　中国沙漠， 2003 ， 5 ： 586 — 591

　　赵兴梁 . 甘肃特大沙尘暴的危害及对策 .

　　中国沙漠， 1993 ， 3 ： 1 — 7

　　周建秀，杨海等 . 阿拉善地区沙尘暴的统计分析和发生规律及防治对策 .

　　内蒙古环境保护， 2002 ， 1 ： 26 — 30

　　相关专题：阿拉善生态