近年来北方沙尘暴对上海的影响 (2).doc

近年来北方沙尘暴对上海的影响
摘要：根据对建国来沙尘暴的发生频率的统计，我国沙尘暴发生的频率逐年增高，影响的范围也在扩大。2010年3月发生的沙尘暴甚至影响到了我国的东南沿海地区，导致杭州、上海等地的空气中沙尘的含量增高，空气质量恶化，杭州3月22号的PM10（可吸入颗粒物）指数为418，空气质量达到重度污染。与杭州邻近的上海受到沙尘暴影响怎样，其影响程度与北方沙尘暴的强度、方向各项指标之间存在怎样的关系？本文将通过各项空气质量指标的数值分析，结合北方沙尘暴发生的强度及其运动路径分析沙尘暴对上海的影响机制。
关键词：沙尘暴 空气质量指数 影响机制

正文部分
引言
由沙尘暴导致的环境灾害和社会问题困扰着人类社会，威胁着人类的生存与发展。我国是世界上受沙尘暴影响最严重的国家之一。沙尘暴的发生是人类活动与脆弱的生态环境相互作用的结果，同时，频繁发生的沙尘暴又导致土地生产力下降，土地资源丧失、地表呈现类似沙漠景观的土地退化，进一步为沙尘暴的发生提供有利的沙源条件，形成一个恶性的循环。与此同时，全球气候异常。二者的相互作用致使突发性沙尘暴的发生强度和频率愈来愈高。据统计，我国北方20世纪50年代共发生过5次；60年代共发生过8次；70年代共发生过13次；80年代共发生过14次；90年代共发生过23次。沙尘暴直接危害西北和华北地区，并影响到我国南方和整个东亚。就我国而言，受影响的区域除了一直以来受沙尘暴影响的西北和华北地区，东部沿海城市如上海、南京、杭州等城市都受到了沙尘暴的影响，这些传统上“江南大家闺秀”的城市在沙尘暴的影响下也不可避免地“灰头土脸”，整体的空气质量在沙尘暴影响期间都有所下降，有的甚至达到重度污染。
沙尘暴给生态环境和社会经济带来极大的危害，主要表现在生态环境平衡的破坏，导致可利用的土地资源的丧失和对村镇、交通、水利、工矿设施及国防基地的安全的威胁上，严重制约深灰经济的可持续发展。上海作为中国的经济中心，是中国的经济增长中心，地处中国的东部沿海地区，离沙尘暴的砂源区举例较远，受到沙尘暴影响的几率从理论上说相对较小，然而近年来，由于人来活动对生态环境的破坏以及全球气候的异常变化，沙尘暴发生的强度和频率有增大的趋势，相应的沙尘暴的影响范围也有了一定的增大，波及到一些南方的城市，上海首当其冲。总体上来说，北方沙尘暴经过长距离的运输，影响到上海等南方城市只有颗粒较小的沙尘，这些细微的颗粒物沉降使得这些城市的可吸入颗粒物的指数增加，空气污染加重，表现在市民眼中的景象则是填空灰蒙蒙的，给出行、交通、生活都带来极大的不便，总体上给社会经济带来较大的影响。
当前，正处于我国的经济转型时期，上海在全国经济发展中发挥带头作用，研究我国北方沙尘暴的发生、发展规律及其对上海的影响机制，积极展开沙尘暴防治工作是在必行。

第一章 沙尘暴基本特征和时空分布

1.1 沙尘暴的基本定义和强度划分
1.1.1 沙尘暴定义与产生条件
沙尘暴是沙暴和尘暴两者兼有的总称，是指强风把地面大量沙尘物质吹起并卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度小于一千米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层所形成的挟沙风暴；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【1】。它是大风与沙尘相结合而产生的一种灾害性的天气，也是一种突发性的高强度自然灾害。
沙尘暴有广义和狭义之分。广义的沙尘暴包括气象学中的浮尘、扬沙和沙尘暴。这三种沙尘天气虽然都与风沙相关，但其形成情况、强度、和危害程度等不仅相同。狭义的沙尘暴指气象学中定义的沙尘暴，是指地面能见度小于1km的或更强的沙尘天气【2】。日常生活中所说的沙尘暴即指这一狭义的定义，仅指沙暴和尘暴，即本文所采用的对沙尘暴的定义。
沙尘暴天气的形成依赖天气系统，沙尘暴的产生必然存在有利于产生大风或强风的天气形势，如强冷空气入侵、冷风前低压等；强对流天气的存在，有利于空气不稳定，从这两点条件来看，中纬度长槽调整是作为沙尘暴的打气环境背景，中小尺度天气系统的形成是剧烈沙尘暴天气的重要触发机制。除了基本的天气条件，沙尘暴的发生还依赖与必需的物质条件，干燥的沙漠和疏松的沙土为沙尘暴的产生提供了大量的沙尘来源。

1.1.2 沙尘暴的强度划分
根据沙尘暴发生时的风速和能见度的大小，沙尘暴强度划分为4个等级：
　　1、4级≤风速≤6级,500米≤能见度≤1000米，称为弱沙尘暴；
　　2、6级≤风速≤8级,200米≤能见度≤500米，称为中等强度沙尘暴；
　　3、风速≥9级,50米≤能见度≤200米，称为强沙尘暴；
4、当其达到最大强度（瞬时最大风速≥25米/秒，能见度≤50米，甚至降低到0米）时，称为特强沙尘暴（或黑风暴，俗称“黑风”）。【3】
根据沙尘暴强度，在我国的灾害预报系统中有相应的灾害预警信号，分别为黄色预警信号、橙色预警信号和红色预警信号三级预警信号，对应沙尘暴强度的不同等级。
沙尘暴预警及其防御指南

黄色预警信号
橙色预警信号
红色预警信号
预警信号图标

含义
12小时内可能出现沙尘暴天气（能见度小于1000米），或者已经出现沙尘暴天气并可能持续
6小时内可能出现强沙尘暴天气（能见度小于500米），或者已经出现强沙尘暴天气并可能持续
6小时内可能出现特强沙尘暴天气（能见度小于50米），或者已经出现特强沙尘暴天气并可能持续。
对应沙尘暴强度
弱沙尘暴
中等强度沙尘暴
强沙尘暴
特强沙尘暴（或黑风暴，俗称“黑风”）
防御指南
1、做好防风防沙准备，及时关闭门窗；
　　2、注意携带口罩，纱巾等防尘用品，以免沙尘对眼睛和呼吸道造成损伤；做好精密仪器的密封工作；
　　3、把围板、棚架、临时搭建物等易被风吹动的搭建物固紧, 妥善安置易受沙尘暴影响的室外物品。
　1、用纱巾蒙住头防御风沙的行人要保证有良好的视线，注意交通安全；
　　2、注意尽量少骑自行车，刮风时不要在广告牌、临时搭建物和老树下逗留；驾驶人员注意沙尘暴变化，小心驾驶；
　　3、机场、高速公路、轮渡码头注意交通安全；
　　4、各类机动交通工具采取有效措施保障安全；
　　5、其它同沙尘暴黄色预警信号。
1、人员应当呆在防风安全的地方，不要在户外活动；推迟上学或放学，直至特强沙尘暴结束；
　　2、相关应急处置部门和抢险单位随时准备启动抢险应急方案；
　　3、受特强沙尘暴影响地区的机场暂停飞机起降，高速公路和轮渡暂时封闭或者停航；
　　4、其它同沙尘暴橙色预警信号。
表1.1

1.2 沙尘暴的时空分布

1.2.1 沙尘暴的砂源区分布
影响我国的沙尘暴源区主要可分为内源区和外源区。内源区主要有内蒙古东部的浑善达克沙地中西部、阿拉善盟巴丹吉林沙漠、新疆塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠。外源区主要有蒙古国东南部的戈壁荒漠区和哈萨克斯坦东部沙漠区。很多情况下，影响我国的沙尘暴是两种砂源区的沙尘在强风的作用下相互影响的结果。外源区的沙尘暴在进入中国时，内源区的沙尘则会在强风作用下加入沙尘暴的队伍，空气中的沙尘浓度急剧上升，造成严重的打气颗粒物污染。

1.2.2 沙尘暴的运动路径
沙尘暴的移动与造成沙尘暴的冷空气的移动密切相关【2】。根据沙尘暴的天气特点、冷空气来源及云图特征可将沙尘暴移动的路径分为西方路径、西
北路径、北方路径三大类。

1.2.3 沙尘暴的空间分布
我国沙尘暴集中发生在西北和华北西部，具体的分布地区如下。

图1.1 我国沙尘源区及沙尘暴运动路径【4】
1、 拉善盟甘肃河西走廊，包括河西走廊、金塔盆地、民勤盆，以及腾格里沙漠西南缘；
2、 新疆塔克拉玛干沙漠周边地区，喀什噶尔冲积平原，以及柯坪盆地；
3、 内蒙古阴山北坡及浑善达克沙地毗邻地区；
4、 蒙陕宁交界地区级鄂尔多斯内蒙古河套平原；
5、 西北地区还有一些范围较小的沙尘暴多发区，如新疆北部的莫索湾、吐都托盆地和哈密盆地，青海的格尔木和贵南，甘肃的会宁，西藏的改则、申扎、泽当。
空间分布示意图如下

图1.2 中国沙尘暴的空间分布
由图可知，中强沙尘暴、强沙尘暴的直接影响范围最东最南的城市为菏泽，并不包括更南方的上海地区，由此我们可以推断沙尘暴对上海的影响并不是直接的沙尘过程，而是在沙尘暴过程当中携带的颗粒较小的沙尘随着空气漂移达到上海的城市上空，随着风力的减弱，漂浮在城市上空，导致当时上空空气中的PM10（可吸入颗粒物）浓度增加，或是形成降尘，增加空气污染的程度，进而影响人类的生产生活，造成经济损失和人员的伤亡。

1.2.4 沙尘暴的时间分布
沙尘暴发生时间在一年当中的分布是不均匀的，这与我国的气候及各个月份（季节）沙尘源区的植被覆盖率由密切的关系。根据多年的资料统计，在时间尺度上，沙尘暴的主要集中于3、4、5月份，多发于春季。冬季也是沙尘暴发生频率较高的季节，这与冬季青藏高原南支激流的加强有直接关系，受其影响，冬季沙尘暴主要集中分布于青藏高原和西北地区。
沙尘暴多发月份沙尘暴发生频率的统计
三月
四月
五月
22.7%
16.8%
18%
表1.2
根据相关资料和数据我们可以画出如下的柱状图，它们清晰地反映了我国沙尘暴的时间分布特征。

图1.3 图1.4

第二章 沙尘暴对上海的影响
2.1 沙尘暴来临时上海PM10的浓度
发生于我国北方的沙尘对上海的影响主要表现在邻近区域沙尘暴中的携带的细颗粒粉尘的波及，以及入海沙尘的回流。受到沙尘暴天气的影响，上海会出现雾霾天气，能见度较平时会有较大的下降，具体的指数变化表现在PM10（上海可吸入颗粒物）浓度的变化。具体参数见下表。
主要沙尘暴发生时PM10的浓度
发生时间
沙尘暴的强度
沙尘暴的运动路径
上海可吸入颗粒物浓度（最高）
上海空气质量
2012.4.26
黄色预警
源于甘肃河西走廊和内蒙古中西部，受较强冷空气影响，东南向推移
71
良好
2012.3.23
黄色预警
源于南疆盆地、内蒙古西部和甘肃西部，随后向东扩散
81
良好
2011.5.11
橙色预警
源于蒙古国南部，途经内蒙古浑善达克沙地、科尔沁沙地、河北坝上等地，影响内蒙古、湖北、山西三省
69
良好
2011.4.16
橙色预警
起源新疆东部和内蒙古中部浑善达克沙地，河北北部、辽宁西部部分地区也出现沙尘天气。
92
良好
2010.3.30
黄色预警
源于蒙古国西部，途经内蒙古中东部，沙尘天气向东向南扩散，河北北部、辽宁西部、吉林西部的部分地区出现沙尘天气，后持续向东扩散
36
良好
表2.1
由表2.1可以得出如下的结论，在表中除了2010年3月30日发生沙尘暴上海的可吸入颗粒物的浓度较低之外，其他四个沙尘暴发生时，上海空气检测的可吸入颗粒物的浓度都相对较高，但数值上存在一定的差异。在运动路径相似的情况下，预警级别较高的沙尘暴对上海的影响较大，如2011年5月11日橙色预警沙尘暴和2010年3月30日黄色预警沙尘暴二者对上海可吸入颗粒物的浓度的贡献是不一样的，橙色预警的沙尘暴给上海的空气中来更多的沙尘，对空气质量的影响更大。除了与沙尘暴的强度有关外，我国北方的沙尘暴对上海的影响还与其运动是路径相关。如2012年4月26日的黄色预警沙尘暴和2010年3月30日黄色预警沙尘暴，前者发源与内蒙古中西部，向东南方向移动，相对于源于蒙古国西部，途经内蒙古中东部，移动到河北北部、辽宁西部、吉林西部转向向东扩散的后者，前者所携带的沙尘更容易随着空气的流动到达上海，给当地带去大量的可吸入颗粒物。由此可见，我国北方的沙尘暴对上海的影响受到了沙尘暴自身强度和移动路径的影响，上海在沙尘暴前后空气中可吸入颗粒物的浓度是在上海本地的空气中可吸入颗粒物含量的基础上受沙尘暴自身强度和移动路径相互作用的影响结果。

2.2 沙尘暴对上海的影响机制
上海市所处的区域和我国主要的沙尘源区有一定的距离，且不在沙尘暴移动的路径上，受到沙尘暴的直接影响的几率较小。但这并不代表上海远离我国北方沙尘暴的影响范围。不同强度的北方沙尘暴在不同方向强对流空气的作用下，其本身所携带的沙尘在推动风力变小后，将继续随着空气的移动而移动，在不属于沙尘暴的直接影响区域上空悬浮或形成降尘直接降落，对当地的环境造成一定的污染。上海受到的沙尘暴的影响就属于这种情况。
在沿三大路径影响我国的沙尘暴中，可能对上海形成影响的路径主要有两条：西北路径和北方路径，其中西北路径的沙尘暴对上海造成影响可能性最大，这与上海相对于沙源地的位置有密切的关系。
近年来，由于沙尘暴的影响范围和强度的增大，沙尘暴对上海的影响也有一定的增大。我们应该关注沙尘暴的动向，做好防御工作。同时改善沙源地的生态环境，否则沙源地的扩大势必影响到更多的地区，造成更大的损失，威胁人类的生存环境和社会经济发展。

第三章 结语
沙尘暴是我国春夏季节多发的灾害天气。其危害方式主要为风蚀/沙埋、大风袭击和污染环境，对我国西北和华北地区的影响十分巨大，在灾害发生后受灾地往往会出现生态环境的恶化、土地退化和环境污染，使得本来脆弱的生态环境更进一步退化，严重者甚至会成为新的沙源。研究沙尘暴的影响机制，对预防沙尘暴的不利影响可以提供较为可信的参考依据。在此基础上，研究沙尘暴的影响机制是十分必需的。
沙尘暴的研究涉及地学、生物学、大气科学、环境学、生态学、力学、社会经济学等，在技术途径上必须注重多学科交叉和综合集成。沙尘暴的防治亦是如此。本文只是浅显地结合相关数据对沙尘暴对上海的影响进行分析，对沙尘暴的影响分析未能做到面面观。

参考文献
【1】
【2】 岳高伟、蔺海晓、常旭 沙尘暴科学问题研究 郑州大学出版社 2009
【3】
【4】 中国沙尘暴路线图 《科学生活》 2005年底10期