花边

沙尘暴又双叒叕来了?气候变化难辞其咎

2023年3月24日


生活在春暖花开的北京,你永远没法确定最先飘进鼻孔的是玉兰开花的香气还是蒙古飘来的沙子。

沙尘暴已经成了每年春天的“固定动作”,但即便对最见多识广的北方人来说,最近几年的沙尘暴也未免过于猖獗了——春分刚过,正值春暖花开的北京就已经遭遇了本月以来第三场沙尘暴“洗礼”。3月22日,中央气象台于发布了沙尘暴黄色预警[1],包括北京在内的北方18个省份地的部分地区有出现扬沙或浮尘天气,其中,内蒙古东南部、北京、天津北部、河北中北部等地的部分地区出现沙尘暴或强沙尘暴;而两周前的3月10日,西北至华北多地PM10浓度出现超过1000毫克/立方米的极高浓度,北京及周边地区的沙尘天气达到严重污染水平[2];3月13至14日,西北地区、华北等地区再次遭遇扬沙或浮尘天气,局部地区出现沙尘暴。

而回看过去两年的春天,沙尘暴也从未缺席,2021年甚至发生了近10年强度最大、范围最广的的一次沙尘天气,北京、河北、山西、内蒙古、甘肃等地出现沙尘暴,局地出现能见度不足500米的强沙尘暴,北京城区PM10浓度一度超过8000微克/立方米[3]。

社交媒体上同样黄沙漫天。除了实拍视频,网友们的梗图和段子也层出不穷,一场沙尘暴成就了网友们狂欢。而随着一年一度的视觉盛宴在虚拟与现实中轮番上演,一些疑惑也随之“沙”到了大家的心坎里:这几年的沙尘暴从哪而来?为什么越来越多?这又意味着什么?

这些问题背后,气候变化的影响难辞其咎。


沙尘暴加剧,气候变化成推力

总的来说,沙尘暴或强沙尘暴形成的主要原因有三个,包括大风天气、地表具有大量沙尘物质的沙源地和沙源地上空可以将沙尘垂直抬升的气流[4]。在这之中强风是沙尘暴产生的动力,沙源是物质基础,而不稳定的热力条件则利于风力加大、强对流发展,从而夹带更多沙尘,并卷扬得更高。

具体到今年的一系列沙尘暴事件,其成因与2021年和2022年大范围沙尘天气类似,蒙古国和中国西北地区是此轮沙尘天气的主要沙源地。从国内情况来看,从三月初开始,大回暖、降水稀少是中国天气的关键词。3月4日到13日,全国大部地区气温较常年同期显著偏高4-6℃,其中华北南部、黄淮和江淮北部的部分地区偏高8℃。同时北方大多地区降水偏少或没有降水[5]。高温少雨导致中国西北地区沙源地气温升高,地表无积雪覆盖[6];加上频繁的冷空气和大风天气作为动力源,为沙尘天气的发生提供了便利条件。此外,蒙古气旋的形成有助于起沙,同时大风也加剧了沙尘输送范围。随着冷锋经过沙源地,近地面大风携带大量颗粒物向东南方向推进,造成的沙尘天气波及到中国北方大部分地区。

3月22日上午11点中国北方大范围沙尘过程。图片来源:Zoom Earth

由于沙尘暴的形成机制十分复杂,非常依赖沙源地的局地分析,因此尽管近几年沙尘暴肉眼可见地多了起来,我们仍然无法断定未来就会变得更加频繁。但即便如此,可以肯定的是,长期气候变化加剧了天气系统的不稳定性,以及间接造成的沙源地生态恶化,正在无形当中推动沙尘暴灾害的发生与加剧。

一方面,今年冬春季中国北方经历了多次寒潮大风天气,中东部大部地区阵风可达7-9级。在气候变化的背景下,由于北极增暖,束缚着极地上空冷空气的北极涡旋减弱,冷空气南下造成寒潮,与之相伴的大风天气可能随之增多;另一方面,北方地区又普遍出现了快速升温和降水偏少的现象,冷空气加强南下时,冷暖天气系统交汇激烈,风力增强,温度变化大,使沙源地地表的荒漠化和水土流失情况恶化,使地表累积的沙尘物质增加。

而在世界主要沙源地之一的蒙古国,气候变化更是将这些导致沙尘暴发生的因素无限放大。


在沙源地蒙古国,四分之三的面积正在沙化

在气候变化、对草牧场的不合理利用以及无序的矿产开发等影响下,蒙古国正在遭遇严峻的荒漠化问题。目前,该国已有约占总面积76.8%的国土正在经历不同程度的荒漠化威胁。沙源地生态条件的不断恶化也直接导致了近几年沙尘暴问题的加剧。

研究表明,在气候变化的背景下蒙古国正在经历高温热浪和干旱的恶性循环,近二十年来创纪录的高温和干旱,是250多年间所未有的[7]。另一项针对草原生态系统的研究结果表明,蒙古国1996-2015年间的草原生态系统分别经历了快速升温和降水量减少,经受旱灾的频率增加。退化的植被和暖干化的气候,使土壤沙化,形成潜在的沙源[8]。在1960年,该国沙尘日数仅为18天,而这一数字到2007年则增长了两倍,达到57天[9]。沙源地的异常快速升温,不仅仅加重了当地的干旱程度。局地的异常增暖容易导致当地的热力不稳定,发展成垂直环流,造成扬沙的后果。在全球变暖的背景下,包括大风在内的极端天气均呈多发、频发趋势[10],进一步导致了沙尘暴的发生。

除了气候变化带来的影响之外,无序的矿产开发与过度放牧也在加速蒙古国的土地持续退化与荒漠化。蒙古国矿产资源丰富,以铜矿和煤炭为主的采矿业占GDP的21.6%[10]。采矿消耗了大量的地表和地下水资源,使得本就缺水的区域雪上加霜,而频繁的开采及运输对于生态环境也造成了严重的破坏。

除此以外,1990年代以来,蒙古国过度放牧现象越来越严重。与1961年相比,2017年的牲畜密度增加到3倍[11],而在2019年,全国近30%的人口从事畜牧业相关工作。畜牧业的野蛮发展造成了全国大范围的草场生态退化。矿业和畜牧业本来是国家和国民收入的重要来源,但未经严格监管的无序采矿和过度放牧行为又在让蒙古国在生态、社会、经济多方面的脆弱性不断提高,气候变化的负面影响加剧。

1982-2015年蒙古国归一化植被指数NDVI,主要反映植被生长状态和植被覆盖度:黄色到红棕色表示NDVI随着时间推移降低,植被退化[12]。

IPCC最新报告显示,世界上近一半的人口生活在脆弱性高的地区,这些地区因发展受到一定条件的限制,受到气候灾害的冲击更强。而受到高温干旱持续冲击以及不可持续的发展模式叠加影响的蒙古国,正是许多气候脆弱地区当前处境的一个缩影。

气候变化已经给全球的生态系统和人类社会严峻的风险。如果说我们仍然对这些看似“远方”的灾难茫然不觉,那么从蒙古国吹来的沙尘暴,则以一种可感知的、简单粗暴的方式,让身处漫天黄沙的我们不得不感同身受。环境和气候危机正在渗透到每个人生活的方方面面,其带来的影响也相互关联、不分国界。植树造林无法完全解决沙尘暴带来的威胁,同样的,蒙古国荒漠化警报的解除也需要寻找一条更加系统性,和协作共赢的出路。

文献参考

[1] 中央气象台. 沙尘暴预警. http://www.nmc.cn/publish/country/warning/dust.html

[2] 财新. 2023年首次沙尘暴来袭 北京或达重至严重污染. https://science.caixin.com/2023-03-10/102006858.html

[3] 新华网, 北方沙尘天继续!17省份受影响 19日或杀回马枪. http://www.xinhuanet.com/politics/2021-03/16/c_1127214807.htm

[4] 中国科学院兰州文献情报中心. 沙尘暴. http://www.llas.cas.cn/kxcb/zrzh/scb/

[5] 中央气象台. 中期天气预报. http://www.nmc.cn/publish/bulletin/mid-range.htm

[6] 新华网. 北方再迎大范围沙尘:今春缘何风沙多? http://www.news.cn/local/2023-03/22/c_1129455857.htm

[7] Zhang, P., Jeong, J., Yoon, J., et al., 2020,Abrupt shift to hotter and drier climate over inner East Asia beyond the tipping point, Science, Vol. 370(6520): pp. 1095-1099

[8] Nandintsetseg, B., Boldgiv, B., Chang, J.,Ciais, P., Enkhbaatar, D., Altangerel, B., … & Stenseth, N. C. (2021). Risk and vulnerability of Mongolian grasslands under climate change. Environmental Research Letters.

[9] Ministry of the Environment, Japan, ClimateChange in Mongolia, Outputs from GCM. https://www.env.go.jp/earth/ondanka/pamph_gcm/gcm_mongolia_en.pdf

[10] 中国气象,解决沙尘暴?先来“解决”科学误区吧 | 时评. https://mp.weixin.qq.com/s/t5HwRlwbOITxIitFn_zIdA

[11] Munkhzul, O., Oyundelger, K., Narantuya, N., et al., 2021, Grazing effects on Mongolian steppe vegetation – A systematic review of local literature, Front. Ecol. Evol. Sec. Conservation and Restoration Ecology, Vol.9 https://doi.org/10.3389/fevo.2021.703220

[12] Meng, X., Gao, X., Li, S., et al, 2020,Spatial and temporal characteristics of vegetation NDVI changes and the driving forces in Mongolia during 1982-2015, Remote Sensing, Vol.12: 603doi:10.3390/rs12040603

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