自然科普:北京3.15沙尘暴因何而起?
作者:之遥
发布时间:2021-05-08
浏览次数:2244

  2021年3月15日清晨,昏暗的黄沙在北京的天空中肆虐。

  “10年难遇的严重沙尘暴”,“预计我国北方大部分地区有沙尘暴”等新闻不断刷屏。据统计,本次沙尘天气目前已影响了新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、北京、天津、辽宁10省(自治区、直辖市)的221个县(市、区、旗),人口约6417万人,受影响土地面积约132万平方公里,其中耕地约748万公顷,林地约1286万公顷,草地约5926万公顷。

  据北京市生态环境监测中心15日7时的数据显示,北京目前首要污染物为PM10,污染级别为6级,空气质量处在严重污染。目前北京大部分地区PM10浓度超过2000微克/立方米,其中海淀四季青站高达3572微克/立方米。大部分地区能见度在300~800米。

  

  北京市实时空气质量指数地图(空气质量指数达到上限500,属于有害级别)

  (图片来源:北京环境监测中心)

  针对此次大风沙尘暴天气,北京市气象台分别于3月14日17时15分、17时20分发布大风蓝色和沙尘蓝色预警信号,并于3月15日早上7时25分升级发布沙尘暴黄色预警信号。

  与此同时,“沙尘暴”一词也登上微博热搜,成为了人们最为关心的话题之一。不少人都有疑惑,这场沙尘暴因何而且?甚至开始质疑,为什么经过多年防治之后,北京沙尘暴又来了?

  在回答大家的这一问题前,我们需要先从这场沙尘暴的起因谈起。

  北京3.15沙尘暴因何而起?

  名医在诊治患者时,需“望闻问切”,先确定病类与成因,随后对症下药,以达到药到病除的效果。因此,在谈论为何沙尘暴频频出现前,先需要了解沙尘暴的定义与成因。

  沙尘暴的记录自古有之,早在3000 多年前,我国史书便有对北方地区发生“黄砂”、“黄霾”、“ 雨尘”等的记载。在现代气象学科的定义中,广义的沙尘暴是对浮尘、扬沙和沙尘暴三个等级的合称。其中浮尘指粒径小于0.001 mm 的尘埃浮游于空中,能见度较高;扬沙则指风力较大,能将粉沙(粒径0.001-0. 05mm)吹扬于空中,能见度差;沙尘暴则指风力强大,能将砂粒(颗粒>0. 05mm)吹拂于低空,能见度极差的天气现象[1]。本次北京所遭遇的,便是最高等级的沙尘灾害。

  沙尘暴的形成,需要天时地利的共同配合,即在较大范围的区域内同时存在广阔的尘源和强风天气。

  其中,尘源主要来源于:冰水冲积平原、干河湖床及冲积扇、海滨盐碱地面、高度风化的戈壁、裸露的泥质基岩区与地表黄土区、沙漠的活动沙丘。这些地区的共同特征是大面积裸露在外的沙土区域[2]。

  随后,地表的强风为沙尘暴的诞生补上了至关重要的拼图。在冬夏交际的春季时分,由于大陆区域温度分布不均,强冷暖空气容易产生相互作用,因此极易出现8级以上的大风及气流。当这些高速前进的气流行经植被稀疏、土质干旱轻粗的尘源地区时,便容易挟卷起地表的风沙,从而引发沙尘暴。

  春季时,我国西北地区的沙漠以及蒙古国南部戈壁等荒漠化地区易形成高温低压区,与西伯利亚的冷气团相遇后极易产生强劲而干燥的西北风。同时,这些地区因地面无植被覆盖、表层疏松,沙源丰富,从而成为了沙尘暴的多发区[3]。

  目前学界认为,北京的沙尘暴的移动路径主要包括两条异地输沙和一条异国输沙的路径。来源于国内的输沙路径包括北路的浑善达克沙地→北京路径和西路的新疆哈密→河西走廊→北京路径;而异国输沙的路径包括蒙古国南部→张家口→北京。

  

  北京市历年来沙尘暴的主要输送路径

  (图片来源:百度地图+自制)

  在3.15沙尘暴过程中,我们发现北京沙尘暴的主要成分是飞扬的“尘土”,这与西北以及北部地区的以夹杂“沙”的大风为主沙尘暴有着较大差别。同时,我国高清气象卫星的遥感数据显示,3月14日20:00-3月15日06:00间,来自蒙古国南部的沙尘随气流逐步南下,并袭击我国北方地区。

  因此,尽管我国西北确实存在两路输沙地区,但确凿的证据表明3.15北京沙尘暴的罪魁祸首是伴随着蒙古气旋而来,从蒙古国南部“进口”的沙尘。是冷空气+大风+扬沙多个buff叠加产生的结果。

  

  3月15日7:00的我国北方地区沙尘遥感图像(红线是气流入侵路径)

  (图片来源:国家林业和草原局荒漠化监测中心+自制)

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