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沙尘暴:并非无迹可循

2013-04-29金少泽

科技生活 2013年8期
关键词:气象卫星沙尘沙尘暴

金少泽

北京已在沙尘暴易发地区建立监测站,利用科技手段对沙尘天气进行预测预报已经起到了一定效果。

每年北方的3~4月,沙尘暴似乎都会如约而至。今年也不例外,刚刚进入春天的北京就连遭雾霾、沙尘、大风的三重袭击。大风裹挟着沙尘,将北京上空染成了灰黄色,3月8日,北京城区和其他大部分地区空气质量甚至达到重度至严重污染级别。

为何雾霾与沙尘暴频繁“约会”

北京市气象台高级工程师张明英说,雾霾和沙尘天气的接踵而至让很多人猜测,这两种天气的形成有某种关联。其实,沙尘暴和雾霾最大的区别在于风速,雾霾形成的条件是风小,以北京为例,北京三面环山的地理环境,不利于污染物扩散,浮沉物汇集,往往会形成雾霾。而当雾霾中的微尘等积累到一定程度,一旦遭遇大风,再加上沙尘,沙尘暴就会在一瞬间形成。

当强风把足够的沙尘刮到天空,大气能见度小于1千米的时候,才称得上是沙尘暴。

“雾霾和沙尘是两种截然不同的天气,”张明英说,“雾霾的成分相对复杂,如二氧化硫、氮氧化物以及汽车尾气等有毒颗粒物,而沙尘暴就相对简单,以沙尘为主。”

特殊的地质环境形成沙尘暴

“沙尘暴的形成,主要是三个方面的原因。”北京市气象局研究员吴正华也表示:一是沙源,北京以西几千公里都是沙漠;二是起沙的条件,就是大风。在西风带下,北方春季经常会有五六级的大风;三是空气柱的垂直不稳定性,大风把底层的沙尘向高层输送,从10米到几千米,甚至五六千米。北京常有“天黄有风”之说,就是起风都是带着沙尘的。

简单地说,强风是沙尘暴产生的动力,沙、尘源是沙尘暴的物质基础,不稳定的热力条件是利于风力加大、强对流发展,从而夹带更多的沙尘,并卷扬得更高。

治本要地毯式覆盖尘源

近几年,北京治理沙尘暴的工作已经有了一定的成效。例如,北京的绿化带已和西山连在一起,这对沙尘暴起到了一定的抑制作用。

但是,尘粒飘浮的高度往往超过2000米,面对这样的沙尘暴,仅仅加强绿化就显得不够了。中国地质科学院林景星教授认为,要从根源着手,最关键的是在尘源地区种植先锋植物群,像地毯式地把尘源覆盖住。

在这些干旱、半干旱区域,种植骆驼刺之类耐旱、坚韧的植物是个很好的选择。此外,还可以把旧报纸制成纸浆与黏性物质搅拌,再与绿色染料混合后喷在沙面上。这种沙子固化剂不怕压,可以走人、行车,喷一次可锁住沙子一两年,成本比植树种草低得多。

全球已经建立沙尘暴预警系统

沙尘治理短期并不能取得良好的效果,而天气预警可以最大程度降低沙尘暴对市民的干扰。目前,正值北半球的春天,亚洲不少地区遭遇沙尘暴袭击。联合国环境规划署全球环境预警服务2月关注的话题正是“沙尘暴的预测和预警”。

自2007年以来,世界气象组织运行了一个由15个组织联合建立的预测网络,名为“沙尘暴预警咨询和评估系统”(SDS-WAS),采用不同的预测模型比较分析。网络涵盖4个地区,分为两个节点:非洲、中东和欧洲;亚洲。

不少人对2009年9月发生在澳大利亚悉尼的沙尘暴印象深刻。城市被沙尘覆盖长达9小时,能见度降至400米。通信中断,汽车、航空等交通堵塞,悉尼遭遇了自1940年以来最严重的沙尘天气。“正是这一事件,使联合国和当地意识到建立早期预警系统的紧迫性和必要性。”《沙尘暴的预测和预警》报告撰写者、环境署全球资源信息数据库的林达塞·哈里曼说。

报告显示,在区域层面上,中国自20世纪50年代以来,已将沙尘暴检测纳入日常天气监测。中国沙尘暴大气化学环境系统模型,可以进行24小时、48小时和72小时预测。这一模型已被公认是合适的东亚沙尘暴天气预测模型。

卫星识别沙尘暴天气的准确率达到95%以上

就北京而言,张明英表示,北京已在沙尘暴易发地区建立监测站,利用科技手段对沙尘天气进行预测预报已经起到了一定效果。

一直以来,气象卫星系统都是预警沙尘暴的“主力军”。该系统利用地面卫星接收站,接收和处理我国气象卫星数据资料,及时跟踪研究遥感监测图、气象卫星云图。目前,我国气象卫星既有在太阳同步轨道上的,又有在地球同步轨道上的。前者数小时就能对地球某一地区气象状况进行一次探测,而后者能够及时发回地球大圆盘气象图像,全天候监测沙尘暴动向,确定沙尘暴的来源和去向,沙尘暴强度及影响范围有多大等重要信息。

国家卫星气象中心总工程师董超华告诉记者,卫星遥感系统自动识别沙尘天气的准确率可达88%以上,而识别沙尘暴天气的准确率达到95%以上。尽管目前中长期的沙尘暴尚难预测,但5~10天内是否会有沙尘暴的信息还是能够准确告诉市民。

当然,光靠气象卫星还是不够的。为了进一步完善沙尘暴预警的时效性和准确性,沙尘暴预警系统还在升级改造中,包括新增的城市摄影系统和激光雷达。尤其是激光雷达系统是目前观测大气颗粒物空间分布最有效的手段之一,该系统通过对不同种类的大气颗粒物与激光发生的不同散射现象的观测,有效地区分出由沙尘暴引起的沙尘颗粒物和其它大气颗粒物,从而分析每次沙尘暴的时空分布特点,探明沙尘暴上扬、传输、沉降等动态过程以及对本地区的影响程度。这个激光雷达系统不仅能全天监测,每15分钟出具一组沙尘暴监测数据,还可同时监测空气质量。

因此,利用现代高科技手段,未来当遇到雾霾、沙尘暴等天气时,激光雷达等科技手段在高空可以感应到变化,提供数据供监测中心进行分析,提前预报,帮助市民了解空气质量。

口罩防沙尘是有效的

中国医学科学院北京协和医院呼吸内科主任医师徐作军告诉记者,沙尘暴这种剧烈天气现象带来的细微粉尘过多过密,极有可能使患有呼吸道过敏性疾病的人群旧病复发。主要表现为流鼻涕、流泪、咳嗽、咳痰等刺激症状和过敏反应,严重的可以导致皮肤炎症、结膜炎等。沙尘暴对肺部的危害较为严重,随着吸入肺内的尘粒的增加,尘粒便沉积于胸腔内,导致肺及胸膜的病变,引起支气管炎、肺炎等疾病。

也许大部分口罩在PM2.5面前有些力不从心,但是徐作军认为,由于沙尘的颗粒较大,在沙尘暴的天气戴口罩是很有必要的。

专家也提醒,在沙尘暴的天气里最好不出门,应该及时关闭门窗,必要时可用胶条对门窗进行密封。非要外出,要戴口罩,用纱巾蒙住头。

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