沙尘暴，给地球降温的“制冷剂”

沙尘暴，给地球降温的“制冷剂”

3月20日，受强冷空气影响，新疆迎来了今年以来首次沙尘天气。这也是中国今年出现的第一次沙尘天气，出现时间为2000年以来最晚。3月21日，甘肃玉门遭遇今年首场沙尘天气，同时伴有雨夹雪。3月22日，内蒙古阿拉善盟出现大范围沙尘天气……

沙尘暴是世界公认的灾害天气，在我国，经常出现在西北地区和华北北部地区的春季，给人们正常的生活工作带来难以预计的损失。但是，沙尘天气真的有百害而无一利吗？

有研究表明，沙尘天气的危害虽然甚多，但沙尘暴的过程也是自然生态系所不能或缺的部分。沙尘暴是地球为了应对环境变迁的一种症候，普通的风无法把内陆的尘埃吹到遥远的地方，沙尘暴却能把细小却包含养分的尘土携上3000米高空，穿越大洋，再播种一般把它们撒下来。

除此之外，对于人们日益关注的全球气候变暖问题，沙尘天气往往也会起到意想不到的作用，甚至具有积极的环保作用。有研究气候变化的专家认为，全球气温上升的幅度一直远低于科学家根据二氧化碳浓度上升所预测的温度值，因为地球系统可能存在着极其复杂的反馈机制，沙尘作为大气中的微粒（气溶胶），因能大量反射掉入射地球的太阳辐射，中和地球因温室效应增强导致的全球变暖升温值的大约20%。沙尘可能就是一种与二氧化碳增温相对立的非常重要的“制冷剂”。

然而，沙尘暴是如何给地球降温的？

“阳伞效应”和“铁离子说”

科学家把悬浮在空气中、直径在1微米-100微米左右的固体、液体微粒叫做“气溶胶”，沙尘暴携带的沙尘是气溶胶重要的组成部分。

沙尘气溶胶通过三种途径对地球气候产生重要影响。首先，它像一把阳伞阻挡太阳辐射进入地球表面，也就是所谓的“阳伞效应”。其次，沙尘粒子还可以作为云凝结核，影响云的形成、辐射特性和降水，产生间接的气候效应，被称为“冰核效应”。

另外，最受科学家关注的是“铁肥料效应”，即“铁假说”——在海洋中增加铁可使浮游生物增加，并消耗大量的二氧化碳，使大气中的二氧化碳浓度降低，进而降低全球的温度，而铁则来源于大陆的沙尘。

以亚洲为例，每年亚洲沙尘暴携带大量沙尘沉降到太平洋，沙尘暴携带的沙尘中包含丰富的铁离子，已研究证明，铁是许多海洋表层浮游生物生长的限制性因素，因此沙尘暴为太平洋海区海洋生物提供了更多的营养物，大大提高海洋生物的生产力。海洋中藻类吸收二氧化碳进行光合作用，藻类光合作用提高，则对二氧化碳吸收转化增多，减少了大气中二氧化碳含量，因而有降低气温作用。

还有研究表明非洲撒哈拉沙漠的沙尘暴能将沙尘传送到中南美雨林地区，并为中南美雨林生长提供营养成分，提高中南美雨林对二氧化碳吸收转化能力，有降低气温作用。

最近一个时期，科学家对极地冰芯中沙尘、温度、二氧化碳浓度及海洋原始生产力的古气候记录进行对比分析，发现在地球系统中存在“低二氧化碳浓度-高粉尘”和“高二氧化碳浓度-低粉尘”两种状态，这表明粉尘与二氧化碳浓度之间存在着某种相互交错的机制。提出了“沙尘-二氧化碳浓度-气候”的反馈理论，认为沙尘既是气候的产物，又对气候起着控制作用。

有人通过对2001年4月中亚强沙尘暴过程在中国、韩国、日本和北美大陆地面粉尘观测与同期北太平洋海洋生物观测事实，推测出平均一年只需要10-15次左右的强沙尘暴过程，就可基本满足北太平洋海洋浮游生物所需要的各种营养物质。

因此，面对气候变暖，增加海洋中的沙尘含量，可以有效地抵消二氧化碳浓度上升所引起的增温。

净化空气、缓解酸雨

沙尘暴除了能减缓全球变暖、促进海洋生物生长繁殖，还有净化空气、缓解酸雨等环保功能。

煤炭作为我国的主要能源，燃烧过程中产生大量二氧化硫、氮氧化物等酸性污染物，这些物质溶于雨雪形成酸雨。我国南北方的工业酸性污染物排放程度大致相当，但酸雨却主要出现于长江以南，北方只有零星分布，这是因为北方常有沙尘天气，来自沙漠的沙尘和当地土壤都偏碱性，其中的硅酸盐和碳酸盐富含钙等碱性阳离子，能够中和大气中的绝大部分酸性污染物，避免酸雨形成。

我们的近邻日本，原来认为沙尘暴影响了他们的环境，但最近却转变了态度，认为沙尘暴是自然的恩赐，因为沙尘暴抑制了日本的酸雨。

沙尘暴净化空气也是同样的原理。黄沙弥漫的沙尘天气过后，天空是最洁净、最晴朗的，因为沙尘里的气溶胶和碱性粒子含量较高，沙尘在降落过程中可以黏附、吸收工业烟尘和汽车尾气中的氮氧化物、二氧化硫等物质，具有一定的酸碱中和作用，可以有效地过滤空气，改善空气质量。

两面性的沙尘天气

其实，沙尘暴像任何自然过程一样，对人类的影响也具有两面性。科学家说，如果将沙尘暴纳入到复杂的地球系统中，沙尘暴所起的作用就不简单。如我国的黄土高原就是古代千万年沙尘暴的产物，其疏松的土质和处于季风雨区的自然特征，为古人利用木棍等极为原始的工具开发农业提供了最基本的自然条件。伟大的黄河文明发源于黄土高原，在很大程度上就是沙尘暴给予人类的恩赐。再比如北太平洋上最璀璨的明珠——夏威夷，也是由于沙尘气溶胶可以进行远程传输和沉积造就的。因为造就夏威夷最初的养料就是来自遥远的欧亚大陆内部的沙尘暴。

同时更重要的是，如果没有沙尘气溶胶携带来的沙尘供应海洋生物所需要的各种物质，其中一环就会断裂，整个海洋生态系统就将改变，从而引起全球气候的急剧变化。因此，沙尘暴扬起的粉尘成为与二氧化碳增温相对应的地球“制冷剂”，并成为研究全球物质循环及气候变化中的关键环节之一。

（本刊记者张子琦综合整理）