北京地區(qū)沙塵暴的演變、成因和治理

人類的發(fā)展與自然環(huán)境息息相關(guān)，塵暴又是環(huán)境變化中一個非常獨特的自然現(xiàn)象。它曾經(jīng)是自然史上形成可開墾耕地的功臣之一，把地球表面部分貧瘠土地上的土壤以其特有的方式轉(zhuǎn)移到平原和谷地，形成了可耕種土地。在溫度、水文等其它自然條件的作用下，部分肥沃的土地上可以耕種出足夠滋養(yǎng)耕作者和他們的供養(yǎng)者所需要的糧食，構(gòu)成人類進入農(nóng)耕文明的必要條件之一。然而，塵暴又是自然環(huán)境的殺手，它使土地貧瘠地區(qū)的荒漠化進程加劇，也造成非常嚴重的空氣污染。它對環(huán)境的破壞作用在現(xiàn)代文明社會的背景下更加明顯。將視角放大到地球演變的長河，塵暴未必一無是處，但站在人類生活的現(xiàn)實立場，它卻成為破壞環(huán)境的主要兇手之一。

沙塵暴的定義與分類

沙塵暴因強風吹起地面的沙塵、使大氣變得渾濁而得名，風速和能見度是確定沙塵暴強度的主要依據(jù)。

1、沙塵暴：水平能見度小于1000m的天氣現(xiàn)象；

2、強沙塵暴：水平能見度小于200m的天氣現(xiàn)象；

3、特強沙塵暴：水平能見度小于50m的天氣現(xiàn)象。

其中后兩種就是指令北方農(nóng)牧民談虎色變的“黑風暴”。

北京地區(qū)沙塵暴的演變及危害

北京地區(qū)歷史上第一次可靠的沙塵暴記錄是在北魏太平真君元年(公元440年)，其兇猛“壞屋廬，殺人”。北魏景明元年(公元500年)二月，沙塵暴“殺一百六十一人”。景明三年(502年)九月，“暴風混霧，拔樹發(fā)屋”。正始二年(505年)春二月，“黑風拔樹殺人”。

遼金時期，北京城最嚴重的沙塵暴出現(xiàn)在公元1367年，長達44天。

明代的276年間，北京地區(qū)共有95個年份出現(xiàn)春夏之交的大風沙塵暴天氣。前71年沒有沙塵暴的記載，沙塵暴多出現(xiàn)在正統(tǒng)五年(公元1 440年)以后的205年里。幾次特大沙塵暴毀壞建筑，死傷人眾，損失慘重。

民國時期，戰(zhàn)亂稀疏了沙塵暴記載，1937年出版的《中國救荒史》記錄的河北省北部1935年的特大風災(zāi)是一次涉及北京地區(qū)的沙塵暴。通過老人們對強烈的風沙活動和多沙丘郊區(qū)的回憶，推測20世紀40年代初北京沙塵暴活動強烈。

據(jù)國家氣象中心資料記載，1954～1991年的近48年中，北京平均每年有沙塵暴2.08日1.79 h。其中1966年最為嚴重，沙塵暴多達20日，累計持續(xù)約30 h；其次是1965年，沙塵暴12日，持續(xù)14 h多。

到目前為止，尚無跡象表明北京的沙塵暴活動是趨于加強還是減弱。一方面，氣象站歷年觀測記錄顯示，沙塵暴的年度變化似乎在趨于減弱：五十年代較嚴重，年均3.83日1.96 h，其間2年未發(fā)生沙塵暴；六十年代最嚴重，年均5.3日6.6 h，其間1年未發(fā)生沙塵暴；七、八十年代逐漸減少，七十年代年均1.1日1.61 h，有3年未發(fā)生沙塵暴，八十年代0.9日0.72 h，有5年未發(fā)生沙塵暴，九十年代以來更少，12年中沙塵暴年均0.42日0.62 h，有7年未發(fā)生沙塵暴。據(jù)統(tǒng)計，1971～1998年北京地區(qū)發(fā)生沙塵暴25次，平均每年一次，揚沙355次，浮塵111次。

然而另一方面，沙塵暴的危害程度卻在日趨嚴重。僅2000年春季北京發(fā)生的10多次沙塵天氣中，以4月6日發(fā)生的沙塵暴天氣最嚴重。這次沙塵暴影響了我國的大半地區(qū)。沙塵暴期間土壤塵濃度高達3906ug m^-3，是1999年春季非沙塵期間土壤塵濃度的40倍以上。

2001年再一次發(fā)生的強沙塵暴天氣涉及我國18個省市140萬km，其中北京地區(qū)空氣中的可吸入顆粒物達1.1萬mg m^-2，超過國家標準的幾十倍，沉降量達29 g m^-2總沉降量達3萬噸，北京人均達3000 g，影響人口達1.3億。此次沙塵甚至越洋到朝鮮、韓國和日本等國。

2002年3月，北京發(fā)生了有歷史記錄以來最大的沙塵暴，其中危害易感人群(老人和兒童)的總顆粒物濃度高達10.9 mg m^-3、高出國家顆粒物污染標準54倍，部分污染元素比平時高出幾倍至近十倍。沙塵暴中對人體健康影響很大的PM 2.5細粒子占TSP的30％左右，污染物在PM 2.5細粒子中的濃度占TSP總濃度的45％～69％。各種污染物在沙塵暴過后普遍增加。

2003年，沙塵暴稍事休整。

2004年，在我國春季出現(xiàn)的17次沙塵天氣過程中，北京地區(qū)共出現(xiàn)了4次沙塵天氣，出現(xiàn)頻次基本接近常年。于是，有人便開始慶幸地認為北京逐漸遠離沙塵暴的侵襲!

然而好景不長，2006年春季，從1月1日起至5月18日止，在我國北方共出現(xiàn)了16次沙塵暴天氣，其中有10次嚴重地影響了北京地區(qū)。北京的沙塵天氣發(fā)生率之高、持續(xù)時間之長都是近幾年來罕見的。到5月下旬，影響北京的沙塵天氣已有14次之多。讓我們至今記憶猶新的是：4月16～18日，我國北方地區(qū)出現(xiàn)的第一次大范圍的浮塵天氣，估算其沙塵影響面積約為30.4萬km²。僅北京市的降塵量就有20 g m^-2，總降塵量為33萬噸。這是自2002年遭遇沙塵天氣5年來，北京遭受污染最為嚴重的一次。襲擊北京地區(qū)的沙塵暴過后，北京市呼吸道病人增加了20～30％，嚴重影響到市民的生活質(zhì)量和身體健康。

2007年春季，北京市觀象臺共出現(xiàn)了3個沙塵天氣，比常年明顯偏少，是北京20年來沙塵最少的一年。

據(jù)專家對2008年的春季沙塵情況預(yù)測認為，目前北京上游的沙源地氣溫高，降水少，而2008年春季的冷空氣活動將會比較頻繁，沙塵天氣較容易出現(xiàn)。

北京沙塵暴成因探索

從沙塵暴襲擊京城起至今，圍繞著沙塵暴的成因及源地的爭論就從未休止過，但各種說法莫衷一是，一面是沒有結(jié)論的爭論，一面是沙塵暴的不斷肆虐，沙塵暴確實成了人們的心腹之患。

一般認為：強風、沙源和熱力不穩(wěn)定是形成強沙塵暴的三大因子。沙塵暴天氣形成的主要條件：一是持久的陣性強風，風速只有等于或大于起沙臨界值，才能裹挾沙粒進入大氣層；二是在冷空氣路徑上鋒面氣旋經(jīng)過的地區(qū)植被稀疏、土地干燥疏松，為沙塵暴的發(fā)生提供豐富的沙塵源；三是大氣邊界層氣溫的垂直分布處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在邊界層中儲存有大量不穩(wěn)定能量。

科學(xué)界普遍承認，全球有四個沙塵暴多發(fā)區(qū)，分別位于中亞、北美、中非和澳大利亞。我國的沙塵暴多發(fā)生在北方地區(qū)，主要位于新疆和田及吐魯番地區(qū)、甘肅河西走廊、寧夏黃河灌區(qū)及河套平原、青海柴達木盆地、內(nèi)蒙伊克昭盟和阿拉善高原、鄂爾多斯高原、陜北榆林及長城沿線，這些地區(qū)向大氣中輸送的沙塵可波及我國華北、東北甚至東南及附近鄰國，屬于中亞沙塵暴多發(fā)區(qū)。衛(wèi)星監(jiān)測技術(shù)和對氣象流場的分析表明，我國沙塵源有境外和境內(nèi)兩種。2001年通過衛(wèi)星、氣象觀測和沙塵地面監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)觀測到的32次沙塵暴事件中，有18次是由在蒙古國南部形成沙塵暴后移動到我國境內(nèi)的。境內(nèi)初始源地位于我國內(nèi)蒙古中、西部地區(qū)及河西走廊和農(nóng)牧交錯帶大面積的開墾地及荒漠化地區(qū)等。

作為北方沙塵多發(fā)區(qū)中的一個國際大都市，北京的沙塵來源和成因愈發(fā)受到關(guān)注。人們把影響北京地區(qū)的沙塵天氣輸送路徑歸為三路：一是北路：源區(qū)(蒙古國東南部)－內(nèi)蒙古烏蘭察布盟－錫林郭勒盟西部的二連浩特市、阿巴嘎旗－渾善達克沙地西部－朱日和－四子王旗－張家口－北京。二是西北路：源區(qū)(蒙古國中、南部)－內(nèi)蒙古阿拉善盟的中蒙邊境－烏拉特中、后旗－河西走廊－從賀蘭山南、北兩側(cè)分別經(jīng)毛烏素沙地和烏蘭布和沙漠－呼和浩特市－張家口－北京。三是西路：源區(qū)(新疆塔里木盆地塔克拉瑪干沙漠邊緣)－敦煌－酒泉－張掖－民勤－鹽池－鄂托克旗－大同一北京。

在影響沙塵暴的三個主要因子中，除了強風、熱力不穩(wěn)定是人類望塵莫及外，沙源地生態(tài)的惡化同樣是沙塵暴強度和影響程度的重要因素。科研工作者認為，近些年北京浮塵、沙塵暴的沙塵主要來源于內(nèi)蒙高原(包括陰山北坡、渾善達克沙地及其南緣、河北壩上地區(qū))，正是由于這里不當?shù)霓r(nóng)業(yè)開墾、草場過牧引起的以土壤風蝕為主的土地沙漠化造成。

除了我國境內(nèi)這些大的沙塵源外，北京自身和周邊環(huán)境也對沙塵暴的形成和強度有著十分重要的影響。

讓我們再次回到發(fā)生嚴重沙塵暴的遼金時期：當時，金、元正在建都，北京及周邊地區(qū)大批森林遭到砍伐，河北及密云附近的森林被砍伐殆盡，從歷史上來看人為因素至少加劇了這種自然災(zāi)害。

當利用現(xiàn)代測試手段分析沙塵暴的成因時，北京及周邊的“貢獻”更是不容忽視。盡管2000年4月6日沙塵暴期間北京近地層氣象要素的變化和沙塵期間土壤塵譜分布及其來源分析表明：此次沙塵暴主要來源于蒙古和內(nèi)蒙古地區(qū)，并在強烈的西北氣流的推動下經(jīng)過高空長距離輸送到達北京，但是通過衛(wèi)星云圖顯示，2000年4月6日13：00左右鋒面移入北京時，云區(qū)面積和亮度達到生命史中的最強階段，這顯然與近周邊(包括冀北高原、河北平原及京津地區(qū))存在眾多的分散沙塵源有關(guān)，其中主要是一些小型沙地、裸露荒地、閑置耕地、干河道、建筑工地、垃圾場等。

專家認為，2006年的沙塵天氣頻頻發(fā)生的主要原因是：2005年秋季到2006年春季，北京雨水很少，2005年冬天平均降水20.4 mm，比常年(1971～2000年)少了7成，北京上游地區(qū)受上升低氣壓及偏西氣流影響，再加上地表植被稀少，土質(zhì)干枯松散，當有風擾動時，便將沙土帶到空中，并順著西北氣流移動到北京上空，將大量浮塵帶來。另外，北京的春天風干物燥，各類建設(shè)工程都趕在這個時候大干快上，大量建筑垃圾和水泥等建筑材料露天堆放，裸露地面未采取防塵措施時，極易形成揚塵污染。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，北京上空的飄塵污染40～60％來自北京工地，而在一般風沙天氣中，北京當?shù)氐纳澄镔|(zhì)更是占到80％，是北京風沙的主要沙塵源。

可見，北京沙塵暴根本上來源于境外或境內(nèi)沙塵源，但是在沙塵運輸?shù)穆窂街校數(shù)丶捌渲苓厫毫拥纳鷳B(tài)環(huán)境也是沙塵暴進一步變大變強、影響程度增強的重要原因。

北京沙塵暴治理問題的新思考

沙塵暴不僅極大地污染空氣、環(huán)境、食物、水源，影響大氣能見度和交通，而且危害莊稼、牲畜、植被和精密儀器，干擾無線電通訊，甚至傳播疾病、危害人類健康，嚴重地影響了我國首都的形象。

多年來，政府有關(guān)部門不惜投入巨資治理沙塵暴，取得了一些成果，但沙塵暴危害依然沒有得到根本解決。究其原因，科學(xué)界眾說紛紜。中國氣象局國家氣候評估室主任張強認為：我國有120萬km2的原生沙漠和戈壁在人類出現(xiàn)前就存在于自然界，它的形成完全是自然環(huán)境的作用，人類治理原生沙漠是不可能和不現(xiàn)實的，只要原生沙漠存在，沙塵暴的出現(xiàn)就不可能避免。于是，面向大眾傳播的天氣預(yù)報將這種觀點簡潔成沙塵暴是一種自然現(xiàn)象，就像臺風一樣，是人類無法控制的。而中國科學(xué)院博士生導(dǎo)師陳廣庭反對天災(zāi)觀，認為一個國家的森林覆蓋率如果達到國土面積的30％左右且分布均勻，便能基本上消除水旱風沙災(zāi)害的發(fā)生。

最令人深思的說法是，一直被人們堅信的沙塵暴被質(zhì)疑可能是塵暴。其實，沙塵暴和沙暴、塵暴，均是因強風暴吹蝕地面沙和塵土而起，只是搬運距離和顆粒大小不同而已。沙塵暴揚起和搬運的物質(zhì)既有沙也有粉塵物質(zhì)，是沙暴和塵暴的混合體，沙粒大小多集中在0.1～0.5mm，粉塵大小在0.25～0.0039 mm，多發(fā)生在物源區(qū)附近，揚起的高度、搬運的距離都不算大(粉塵除外)。沙暴揚起和搬運的物質(zhì)主要是沙，所含粉塵極少，揚起的高度、搬運的距離更有限。塵暴揚起和搬運的物質(zhì)主要為粉塵物質(zhì)，所含沙粒極少，揚起的高度可達10多公里高空的大氣對流層，搬運距離可達數(shù)千公里。據(jù)報道，京津地區(qū)“沙塵暴”所含的物質(zhì)主要為粉塵，含沙粒極少，且粉塵物質(zhì)主要從高空數(shù)千公里以外搬運而來。

2006年底的中韓第三屆荒漠化防治與草原保護研討會上，再次將焦點匯聚在北京刮的是沙塵暴、塵暴，或更具體地說是鹽堿化學(xué)塵暴的問題上。中國地質(zhì)科學(xué)院的韓同林教授認為，確定沙塵暴夾帶的沙塵顆粒度的大小有著重要意義，確定影響我國東部的沙塵暴的成分主要是“沙”還是“塵”，并以此來確定發(fā)源地。鄭柏峪認為，位于京城以北600公里、面積110平方公里的渾善達克沙地北緣與錫林郭勒草原交界之處的干涸的查干諾爾湖，是可能的塵暴源。對于我國的沙塵暴是化學(xué)塵暴的觀點，已經(jīng)有一些探索性的實驗驗證資料。北京師范大學(xué)對2002年3月20日北京特大沙塵暴成分、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)所對2006年4月16日北京干降塵進行了化驗分析，結(jié)果得出了北京塵暴主要來源于干涸鹽漬湖盆區(qū)的初步結(jié)論。此外，沙漠中的沙和沙塵暴中的塵不僅僅是顆粒大小的問題，它們的運動形態(tài)不同，沉降地點和防治方法也不同，將涉及治理沙塵暴源的重點和方向，對于能否治理好沙塵暴將起到?jīng)Q定性的作用。因此，明確北京沙塵暴的來源則應(yīng)是首先要弄清楚的問題，它將為我市政府對沙塵暴的治理提供相應(yīng)的決策依據(jù)。可喜的是，北京市理化分析測試中心、中國地質(zhì)科學(xué)院等單位利用自行設(shè)計的集塵器，已經(jīng)于2006年開始對降塵進行連續(xù)采集，希望獲得珍貴的資料。

國家環(huán)保總局提出北京要筑好四道防線來阻止沙塵暴：一是在北京北部的京津周邊地區(qū)建立以植樹造林為主的生態(tài)屏障；二是在內(nèi)蒙古渾善達克中西部地區(qū)建起以退耕還林為中心的生態(tài)恢復(fù)保護帶；三是在河套和黃沙地區(qū)建起以黃灌帶和毛烏素沙地為中心的鄂爾多斯生態(tài)屏障，四是盡快與蒙古國建立長期合作防治沙塵暴的計劃框架，設(shè)置到蒙古國的保護屏障。有關(guān)專家認為，要治理好京津地區(qū)的塵暴，首先必須用最適合當?shù)丨h(huán)境的土著先鋒植物種群對塵源區(qū)進行“地毯式”的覆蓋，然后用人力協(xié)助其自然滾動，在塵源區(qū)形成土生土長的、具有豐富多樣性的植被覆蓋層。

筆者認為，盡管觀點很多，但作為首都的一員，作為首都經(jīng)濟發(fā)展的每一節(jié)點，至少應(yīng)“從我做起”，用我們自身的積極行動，逐步增加城郊植被面積、減少裸露地面，做好水土保持，減少工地揚塵，不斷恢復(fù)城區(qū)內(nèi)外的生態(tài)環(huán)境，讓經(jīng)濟發(fā)展建立在可持續(xù)發(fā)展的行動基礎(chǔ)上。當我們擁有了一個完整的生態(tài)系統(tǒng)后，相信即使沙塵暴來了，也不會因為當?shù)氐纳硥m源太多而變得不可收拾。