第4期
2005年12月
山西水土保持科技
SoilandWaterConservationScienceandTechnologyinShanxi
No.4Dec.2005
◆学术天地
我国沙尘暴的危害及防御系统
吴学玲李淑华
(吕梁市气象局)
摘要:从20世纪60年代以来,特别是90年代后期以来,沙尘暴频数急剧增加,呈现出
时间早、影响广、危害大的特征。本文分析了沙尘暴天气的发生、发展及影响,叙述了近年来我国北方地区发生的沙尘暴典型事例,介绍了中国气象局2001年开始建设的沙尘暴监测预警工程。通过“中国沙尘暴预测预警服务系统”的运行与监测预报,将大大地减少和降低天气、气候极端事件的危害,达到沙尘暴天气的有效防御目的。
关键词:沙尘暴预警系统生态环境土地荒漠化中图分类号:S424文献标识码:A文章编号:1008_0120(2005)04_0029_02近几年来,随着沙尘暴天气的频繁降临,我国
北方大部地区的人们着实领教了曾经为塞北大漠所独有的“满天黄沙滚滚来”的沙尘天气的侵扰。如何提高我国沙尘暴监测预警服务能力和水平,为生态环境建设与保护、遏制和治理沙漠化土地提供科学依据,从而保障经济建设和社会可持续发展,已成为气象科学面临的重大课题。1沙尘暴及其影响
沙尘天气是我国北方地区春季比较常见的一种灾害性天气,按能见度大小又可分为浮尘、扬沙和沙尘暴三类,沙尘暴是程度最重的一种。沙尘暴出现时,强风把地面大量沙尘卷入空中,使空气特别浑浊,水平能见度仅在1km以内。沙尘暴发展迅速,生命史短,影响面积大,破坏力强,对北方地区的农业生产和社会经济发展造成了很大的影响。据有关部门提供的材料,20世纪50年代为5次,60年代特大沙尘暴在我国发生过8次,70年代发生过13次,80年代发生过14次,而90年代以来已发生过20多次,并且波及的范围愈来愈广,造成的损失愈来愈重。发生于1993年5月5日(5.5沙尘暴)和1988年4月16日(4.16沙尘暴)的特大强沙尘暴,是我国近百年来所罕见,损失极其惨重。5.5沙尘暴锋面前移速度14m/s～17m/s,最大19.5m/s,瞬时最大风速34m/s,黑霾墙高度300m～400m,最高700m,能见度0m～100m,横扫甘肃河西走廊及宁夏、陕西、内蒙古四省区
2
72个县100多万km,造成85人死亡,31人失踪,200多人受伤,70万人受灾,丢失伤亡牲畜6万多头(只),30多万hm2农田受灾。遭灾严重的河西走廊,局部农田风蚀深度达10cm～50cm,吹失土量平均近3150m3/hm2,1万多hm2林果受灾,11万株防护林和用材林被连根拔起或折断,直接经济损失达2.36亿元人民币。近几年来,沙尘暴的发生危害范围亦逐渐从西北干旱经济落后区扩展到经济发达的北京、天津及华北平原区,仅2000年3月～5月,北京地区发生浮尘天气12次,
收稿日期:2005-07-26
给居民生产生活造成巨大影响。2002年3月18日
至21日,是20世纪90年代以来范围最大、强度最烈、影响最严重、持续时间最长的沙尘天气过
2
程,袭击了我国北方140多万km的大地,影响人口达1.3亿。因此,及时研究沙尘暴发生原因,制定相应的防治对策,是摆在我们面前的紧迫任务。2沙尘暴的成因及路径
沙尘暴的发生主要有三个条件:大风、对流天气和干松地表。其成因,首先是北方大范围冷空气的影响。干旱少雨的“暖冬”,使土地失墒,地表疏松,大风刮过,大量沙尘因风而起随风南下;其二,大面积开荒种粮,过度放牧。保护大地的衣服———草皮被大面积剥光了,森林、灌丛被砍光了,绿色的消退大量增加水分蒸发,再加上地下水的过量开采,泥土变成了“酥糕”;其三,土地荒漠化。目前,荒漠化土地占全国土地总面积的27%,牲畜过载率为50%～120%,有的地方高达300%,使内蒙古草原牧草的平均高度由20世纪70年代的70cm下降到25cm,“风吹草低见牛羊”的地方变成了“风吹草原见脊梁”。正因为如此,荒漠化正以每年2000多km的速度递增,相当于一个中等县的规模。而且,荒漠化土地大部分集中在北方,为沙尘暴的发生提供了充足的“尘源”。所以,沙尘暴是由天气过程和地面过程共同作用的产物,地表丰富的松散干燥沙尘(沙源),强冷空气和冷暖空气相互作用,是形成沙尘暴的基本条件。
产生沙尘天气的主要路径有三条:一条是偏北路径,一条是西北路径,另一条是偏西路径。我国西北地区是中亚沙尘暴多发区的一部分,属全球四大沙尘暴高发区之一。近50年来,我国长江以北大部分地区都曾出现过扬沙和沙尘暴天气,西北、华北地区是多发地域。沙尘的多发区主要集中在塔里木盆地周围、敦煌—河西走廊—宁夏平原—陕北一线以及内蒙古阿拉善高原、河套平原和鄂尔多斯高原。沙尘天气一年四季都有可能发生,主要集中在每年的11月和翌年的5月份,其中3月至4月为多发时段。沙尘暴天气的特征是:突发性
·29·
2
山西水土保持科技2005年第4期
强,季节性强,影响范围广,危害程度大。3沙尘暴防御系统介绍
从20世纪60年代以来,特别是90年代后期以来,沙尘暴影响频数急剧增加,呈现出时间早、影响广、危害程度加大的特征。鉴于此,我国已从两方面采取了积极的应对措施:一是加强北方地区沙尘天气监测和预警系统建设,以形成实时的沙尘暴监测、预警和服务系统;二是搞好地面的生态保护与环境建设,从控制沙源方面减缓沙尘暴的发展势头。事实上,我国气象部门早就开始了沙尘暴的监测服务工作。风云1号、风云2号气象卫星自运行初就担负了全国范围内的沙尘暴监测任务。在甘肃、内蒙古、新疆、宁夏、陕西及华北、东北等沙尘暴多发区域和主要影响区域,沙尘暴已作为重要灾害性天气被纳入了当地天气预报服务体系之中,开展了沙尘暴的预报预警服务工作,并为此建立了联报联防,为减轻沙尘暴造成的危害以及为治理沙漠化土地提供了服务。
2001年3月1日,一个国家级的沙尘暴监测预警服务业务化系统开始在气象部门运行,在沙尘天气预报服务中开始发挥作用。当有沙尘天气发生时,有关监测站点一小时一次的沙尘监测数据(沙尘的强度、发生时间等)快速上传中央气象台,并被及时分发给各级台站,使各级台站能及时了解沙尘天气出现的实况信息,从而使各有关气象部门能够更好地做出沙尘天气的预报,及时向公众提供服务信息。系统运行至今,已取得了良好的社会经济效益。从2002年起,中国气象局又将在沙尘暴天气多发的北方地区布设仪器设备,着手组建一个布局合理、自动化程度较高的沙尘暴天气综合监测网,以全面实施“中国沙尘暴监测预警服务系统”建设。据中国气象局预测减灾司有关人员介绍,新上马的沙尘暴天气综合监测网是“中国沙尘暴监测预警服务系统”的一期工程,属于国家防灾减灾体系的一个重要组成部分。
从2003年3月份起,气象部门对沙尘天气实行加密观测,除收集基本气象要素外,还新增地表生态环境状况、起沙条件、大气能见度和气溶胶光学厚度、大气气溶胶物理化学性质、太阳辐射观测、太阳光学厚度观测等方面的内容。气象卫星在沙尘观测中发挥着重大作用。特别是综合遥测探测资料的定量应用,使利用卫星监测沙尘天气从“看图识字”步入“数字化”时代,这些资料对沙尘暴数值天气预报模式准确性的提高有明显作用,监测手段和监测项目都有了较大的拓展。
沙尘天气预报方法研究的多项新成果,被应用于沙尘暴业务预报中。如:沙尘暴数值预报模式是一个包含了大气模式、风沙模式和地理信息系统的集合预报模式。该模式不仅考虑了风力等大气条
·30·
件对沙尘天气产生的作用,还考虑了沙源地区的起沙动力过程、沙尘的传输和沉降过程,有较强的定量预报能力。2005年3月初,“物理量诊断分析在沙尘暴短期预报中的应用”研究成果应用于预报员的工作平台,此项研究主要是通过对历史沙尘暴个例的诊断分析,找出与沙尘暴发生发展有较好对应关系的风速、降水等物理量,若同时有4个或以上物理因子满足认定的沙尘天气发生条件,则认为该地区有可能出现沙尘天气。这项研究成果的应用反映出较好的预报性能。对今年的沙尘天气过程都提前做出了较准确的预报,特别是4月8日～11日和13日～15日的两次强沙尘天气过程,气象部门都提前2d～3d做出了预报,并及时通过媒体向公众发布。
目前“中国沙尘暴预测预警服务系统”的建立和运行,将大大提高我国沙尘暴监测预警服务能力和水平,为生态环境建设与保护,遏制和治理沙漠化土地提供科学依据,从而在保障经济建设和社会可持续发展中发挥气象科学独特的重要作用。这说明我们加强预报预警工作,是可以降低天气、气候极端事件危害的。另一方面,我们掌握灾害发生的规律后,可以采取措施减少灾害。4结束语
国外有个韦克塞尔布拉特定律认为,一切灾难都是慢慢形成的:“你建立一个技术体系,然后过度利用自然环境,大自然就会实现报复。”沙尘暴的形成也符合这一定律,它是人们长期对大自然的绿色资源进行过度掠夺和破坏造成的,它给我们带来了多方面的危害:一是生态环境会更进一步恶化,破坏了人类和动植物的生存环境;二是给交通带来了隐患,在沙尘天气下,能见度非常低,对公共交通安全影响很大,特别是高速公路;三是农作物受损,轻则影响作物的产量和品质,重则农作物根部裸露而死亡;四是直接影响人体健康;五是沙尘使水源遭到污染;六是由于漫天飞舞的沙粒使电磁波严重衰减,会使无线电通信受到严重干扰。
从这一层面上看,我们的敌人正是人类自己,要维持和改善人类的生存状态,恢复自然环境的生机,需要一个漫长的过程。人们应该明白,要从现在开始,从自己做起,善待大自然,让大自然恢复生机,铺满绿色,人类社会才有生存和发展机会。与大自然为敌,就是与己为敌;善待自然,就是善待自己。让我们携起双手,为营造我们的绿色家园而奋斗。作者简介
吴学玲:女,50岁,工程师;通讯地址:山西省吕梁市滨河北东路,033000
第4期
2005年12月
山西水土保持科技
SoilandWaterConservationScienceandTechnologyinShanxi
No.4Dec.2005
◆学术天地
我国沙尘暴的危害及防御系统
吴学玲李淑华
(吕梁市气象局)
摘要:从20世纪60年代以来,特别是90年代后期以来,沙尘暴频数急剧增加,呈现出
时间早、影响广、危害大的特征。本文分析了沙尘暴天气的发生、发展及影响,叙述了近年来我国北方地区发生的沙尘暴典型事例,介绍了中国气象局2001年开始建设的沙尘暴监测预警工程。通过“中国沙尘暴预测预警服务系统”的运行与监测预报,将大大地减少和降低天气、气候极端事件的危害,达到沙尘暴天气的有效防御目的。
关键词:沙尘暴预警系统生态环境土地荒漠化中图分类号:S424文献标识码:A文章编号:1008_0120(2005)04_0029_02近几年来,随着沙尘暴天气的频繁降临,我国
北方大部地区的人们着实领教了曾经为塞北大漠所独有的“满天黄沙滚滚来”的沙尘天气的侵扰。如何提高我国沙尘暴监测预警服务能力和水平,为生态环境建设与保护、遏制和治理沙漠化土地提供科学依据,从而保障经济建设和社会可持续发展,已成为气象科学面临的重大课题。1沙尘暴及其影响
沙尘天气是我国北方地区春季比较常见的一种灾害性天气,按能见度大小又可分为浮尘、扬沙和沙尘暴三类,沙尘暴是程度最重的一种。沙尘暴出现时,强风把地面大量沙尘卷入空中,使空气特别浑浊,水平能见度仅在1km以内。沙尘暴发展迅速,生命史短,影响面积大,破坏力强,对北方地区的农业生产和社会经济发展造成了很大的影响。据有关部门提供的材料,20世纪50年代为5次,60年代特大沙尘暴在我国发生过8次,70年代发生过13次,80年代发生过14次,而90年代以来已发生过20多次,并且波及的范围愈来愈广,造成的损失愈来愈重。发生于1993年5月5日(5.5沙尘暴)和1988年4月16日(4.16沙尘暴)的特大强沙尘暴,是我国近百年来所罕见,损失极其惨重。5.5沙尘暴锋面前移速度14m/s～17m/s,最大19.5m/s,瞬时最大风速34m/s,黑霾墙高度300m～400m,最高700m,能见度0m～100m,横扫甘肃河西走廊及宁夏、陕西、内蒙古四省区
2
72个县100多万km,造成85人死亡,31人失踪,200多人受伤,70万人受灾,丢失伤亡牲畜6万多头(只),30多万hm2农田受灾。遭灾严重的河西走廊,局部农田风蚀深度达10cm～50cm,吹失土量平均近3150m3/hm2,1万多hm2林果受灾,11万株防护林和用材林被连根拔起或折断,直接经济损失达2.36亿元人民币。近几年来,沙尘暴的发生危害范围亦逐渐从西北干旱经济落后区扩展到经济发达的北京、天津及华北平原区,仅2000年3月～5月,北京地区发生浮尘天气12次,
收稿日期:2005-07-26
给居民生产生活造成巨大影响。2002年3月18日
至21日,是20世纪90年代以来范围最大、强度最烈、影响最严重、持续时间最长的沙尘天气过
2
程,袭击了我国北方140多万km的大地,影响人口达1.3亿。因此,及时研究沙尘暴发生原因,制定相应的防治对策,是摆在我们面前的紧迫任务。2沙尘暴的成因及路径
沙尘暴的发生主要有三个条件:大风、对流天气和干松地表。其成因,首先是北方大范围冷空气的影响。干旱少雨的“暖冬”,使土地失墒,地表疏松,大风刮过,大量沙尘因风而起随风南下;其二,大面积开荒种粮,过度放牧。保护大地的衣服———草皮被大面积剥光了,森林、灌丛被砍光了,绿色的消退大量增加水分蒸发,再加上地下水的过量开采,泥土变成了“酥糕”;其三,土地荒漠化。目前,荒漠化土地占全国土地总面积的27%,牲畜过载率为50%～120%,有的地方高达300%,使内蒙古草原牧草的平均高度由20世纪70年代的70cm下降到25cm,“风吹草低见牛羊”的地方变成了“风吹草原见脊梁”。正因为如此,荒漠化正以每年2000多km的速度递增,相当于一个中等县的规模。而且,荒漠化土地大部分集中在北方,为沙尘暴的发生提供了充足的“尘源”。所以,沙尘暴是由天气过程和地面过程共同作用的产物,地表丰富的松散干燥沙尘(沙源),强冷空气和冷暖空气相互作用,是形成沙尘暴的基本条件。
产生沙尘天气的主要路径有三条:一条是偏北路径,一条是西北路径,另一条是偏西路径。我国西北地区是中亚沙尘暴多发区的一部分,属全球四大沙尘暴高发区之一。近50年来,我国长江以北大部分地区都曾出现过扬沙和沙尘暴天气,西北、华北地区是多发地域。沙尘的多发区主要集中在塔里木盆地周围、敦煌—河西走廊—宁夏平原—陕北一线以及内蒙古阿拉善高原、河套平原和鄂尔多斯高原。沙尘天气一年四季都有可能发生,主要集中在每年的11月和翌年的5月份,其中3月至4月为多发时段。沙尘暴天气的特征是:突发性
·29·
2
山西水土保持科技2005年第4期
强,季节性强,影响范围广,危害程度大。3沙尘暴防御系统介绍
从20世纪60年代以来,特别是90年代后期以来,沙尘暴影响频数急剧增加,呈现出时间早、影响广、危害程度加大的特征。鉴于此,我国已从两方面采取了积极的应对措施:一是加强北方地区沙尘天气监测和预警系统建设,以形成实时的沙尘暴监测、预警和服务系统;二是搞好地面的生态保护与环境建设,从控制沙源方面减缓沙尘暴的发展势头。事实上,我国气象部门早就开始了沙尘暴的监测服务工作。风云1号、风云2号气象卫星自运行初就担负了全国范围内的沙尘暴监测任务。在甘肃、内蒙古、新疆、宁夏、陕西及华北、东北等沙尘暴多发区域和主要影响区域,沙尘暴已作为重要灾害性天气被纳入了当地天气预报服务体系之中,开展了沙尘暴的预报预警服务工作,并为此建立了联报联防,为减轻沙尘暴造成的危害以及为治理沙漠化土地提供了服务。
2001年3月1日,一个国家级的沙尘暴监测预警服务业务化系统开始在气象部门运行,在沙尘天气预报服务中开始发挥作用。当有沙尘天气发生时,有关监测站点一小时一次的沙尘监测数据(沙尘的强度、发生时间等)快速上传中央气象台,并被及时分发给各级台站,使各级台站能及时了解沙尘天气出现的实况信息,从而使各有关气象部门能够更好地做出沙尘天气的预报,及时向公众提供服务信息。系统运行至今,已取得了良好的社会经济效益。从2002年起,中国气象局又将在沙尘暴天气多发的北方地区布设仪器设备,着手组建一个布局合理、自动化程度较高的沙尘暴天气综合监测网,以全面实施“中国沙尘暴监测预警服务系统”建设。据中国气象局预测减灾司有关人员介绍,新上马的沙尘暴天气综合监测网是“中国沙尘暴监测预警服务系统”的一期工程,属于国家防灾减灾体系的一个重要组成部分。
从2003年3月份起,气象部门对沙尘天气实行加密观测,除收集基本气象要素外,还新增地表生态环境状况、起沙条件、大气能见度和气溶胶光学厚度、大气气溶胶物理化学性质、太阳辐射观测、太阳光学厚度观测等方面的内容。气象卫星在沙尘观测中发挥着重大作用。特别是综合遥测探测资料的定量应用,使利用卫星监测沙尘天气从“看图识字”步入“数字化”时代,这些资料对沙尘暴数值天气预报模式准确性的提高有明显作用,监测手段和监测项目都有了较大的拓展。
沙尘天气预报方法研究的多项新成果,被应用于沙尘暴业务预报中。如:沙尘暴数值预报模式是一个包含了大气模式、风沙模式和地理信息系统的集合预报模式。该模式不仅考虑了风力等大气条
·30·
件对沙尘天气产生的作用,还考虑了沙源地区的起沙动力过程、沙尘的传输和沉降过程,有较强的定量预报能力。2005年3月初,“物理量诊断分析在沙尘暴短期预报中的应用”研究成果应用于预报员的工作平台,此项研究主要是通过对历史沙尘暴个例的诊断分析,找出与沙尘暴发生发展有较好对应关系的风速、降水等物理量,若同时有4个或以上物理因子满足认定的沙尘天气发生条件,则认为该地区有可能出现沙尘天气。这项研究成果的应用反映出较好的预报性能。对今年的沙尘天气过程都提前做出了较准确的预报,特别是4月8日～11日和13日～15日的两次强沙尘天气过程,气象部门都提前2d～3d做出了预报,并及时通过媒体向公众发布。
目前“中国沙尘暴预测预警服务系统”的建立和运行,将大大提高我国沙尘暴监测预警服务能力和水平,为生态环境建设与保护,遏制和治理沙漠化土地提供科学依据,从而在保障经济建设和社会可持续发展中发挥气象科学独特的重要作用。这说明我们加强预报预警工作,是可以降低天气、气候极端事件危害的。另一方面,我们掌握灾害发生的规律后,可以采取措施减少灾害。4结束语
国外有个韦克塞尔布拉特定律认为,一切灾难都是慢慢形成的:“你建立一个技术体系,然后过度利用自然环境,大自然就会实现报复。”沙尘暴的形成也符合这一定律,它是人们长期对大自然的绿色资源进行过度掠夺和破坏造成的,它给我们带来了多方面的危害:一是生态环境会更进一步恶化,破坏了人类和动植物的生存环境;二是给交通带来了隐患,在沙尘天气下,能见度非常低,对公共交通安全影响很大,特别是高速公路;三是农作物受损,轻则影响作物的产量和品质,重则农作物根部裸露而死亡;四是直接影响人体健康;五是沙尘使水源遭到污染;六是由于漫天飞舞的沙粒使电磁波严重衰减,会使无线电通信受到严重干扰。
从这一层面上看,我们的敌人正是人类自己,要维持和改善人类的生存状态,恢复自然环境的生机,需要一个漫长的过程。人们应该明白,要从现在开始,从自己做起,善待大自然,让大自然恢复生机,铺满绿色,人类社会才有生存和发展机会。与大自然为敌,就是与己为敌;善待自然,就是善待自己。让我们携起双手,为营造我们的绿色家园而奋斗。作者简介
吴学玲:女,50岁,工程师;通讯地址:山西省吕梁市滨河北东路,033000