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亞洲沙塵暴簡介
在氣象測計中規定,凡水平方向能見度小於1000公尺的風沙現象,稱為「沙塵暴」。
中國西北和外蒙的戈壁沙漠是亞洲沙塵暴的主要源地,浩瀚的沙海提供源源不絕的沙源。
「沙塵暴」是指強風將地面大量的沙和土粒捲揚起來,使空氣變得混濁、能見度大為減小的災害性天氣現象。在氣象測計中規定,凡水平方向能見度小於1000公尺的風沙現象,稱為「沙塵暴」;如果風力加到8-9級、被颳起的沙塵增多、天空變得越來越混濁、能見度小於200公尺,稱為「強沙塵暴」;如果風力再加大到超過10級、能見度小於50公尺,稱為「特強沙塵暴」。由於發生強和特強沙塵暴時天色昏暗,甚至黑得伸手不見五指,因此在中國西北地區,居民又將之稱為「黑風」或「黑風暴」。
沙塵暴的成因
沙塵暴形成需要三個要素同時配合:沙源、強風,和不穩定的氣流。中國西北和外蒙的戈壁沙漠(圖一)位於中亞沙漠區,排名世界四大沙漠區第二位(依序為北非、中亞、北美、澳洲),向來是亞洲沙塵暴的主要源地。這裡沙漠和沙地面積達100萬平方公里以上,浩瀚的沙海提供沙塵暴源源不絕的沙源。
在三個要素中,沙源是固定的,一年四季均存在,因此重要關鍵就是地面颳起的強風。中國西北和外蒙戈壁地區處在西伯利亞冷氣團南下的通道上,使得該區在冬、春兩季(特別是春季)的鋒面十分活躍。冬、春季節因為植物稀少,鋒面伴隨的地面強風極易造成沙塵暴;加上沙漠地區地表毫無遮蔽,且午後地表溫度上升很快,近地面氣溫可以升得很高,當遇上強冷空氣過境,產生上冷下熱的不穩定大氣,強風揚起的沙塵可以隨著不穩定氣流上升到數百甚至數千公尺的高空中,並順著高空西風氣流往下游輸送,影響其他地區(圖二)。
在沙塵暴發生的同時,用氣象儀器能偵測到以下一些氣象要素發生的急遽變化︰(一)氣壓先下降後上升:沙塵暴過境前,氣壓急遽下降;當沙塵暴颳過後幾個小時內又迅速上升,然後轉入平緩階段。(二)氣溫先上升後下降:沙塵暴一般發生在午後,它來臨前氣溫通常會先上升;當沙塵暴到達後,氣溫又迅速下降,氣溫的變化正好與氣壓的變化相反。(三)濕度下降:由於平流過來的冷空氣本來就比較乾燥,加上冷空氣流向地面時的下沈絕熱增溫,使得相對空氣更為乾燥,所以沙塵暴過境時,空氣濕度將急遽下降。
沙塵暴的影響
日本和韓國是除了中國之外,受亞洲沙塵暴影響和危害最大的國家。在亞洲沙塵暴季節,空氣中懸浮微粒的濃度往往超過1000μg/m3,甚至曾經超過2000μg/m3。台灣地區由於所處緯度較低,不在亞洲沙塵暴的主要輸送路徑上,雖然受到的影響較中國、韓國、和日本地區為小,但在特定氣象條件下(如分裂高壓緯度較低),沙塵暴仍然會影響台灣。1995年3月12日,台灣北部許多地區降下「泥雨」,就是受到沙塵暴南移的影響,當時沙塵隨著分裂高壓的前緣往東南方移動到華南地區,在台灣附近被鋒面降雨沖刷下來,形成了罕見的泥雨,當時環保署在北部萬里、觀音和淡水等地監測站所觀測到的懸浮微粒濃度值都超過1000μg/m3,是有觀測紀錄以來受到沙塵暴影響最劇烈的一次。
強或特強沙塵暴在源地生成時極其兇猛,黑色的風沙牆多從西北方向或西方隨著強風快速推移過來,遠看風沙牆高聳如山,極像一道城牆(圖三)。隨後,濃密的沙塵鋪天蓋地,遮住了陽光,使人在一段時間內看不見任何東西,就像在夜晚一樣。
中國近年最著名的沙塵暴發生在1993年5月5日的內蒙古阿拉善地區,又被稱為「五五黑風暴」,由於「五五黑風暴」發生在下午,正值學校放學時分,許多放學的小學生們走在回家的溝渠田埂路上時,被突如其來的沙塵暴侵襲,驚慌失措的孩子們被狂風捲起並擲入溝渠中,或被沙塵灌入口鼻窒息而死。據統計,在甘肅、新疆、寧夏、內蒙古4個省或自治區的18個縣市中,共有85人死亡、31人失蹤,直接經濟損失高達5.6億人民幣。
沙塵暴的益處
沙塵暴對自然界的影響並非一無是處,近幾年科學家發現沙塵中的礦物質在恢復土地肥力方面的效果甚至要優於氮、磷、鉀肥;此外,沙塵暴攜帶豐富的鐵、鋁等礦物元素,能夠增加北太平洋海洋營養鹽、促進藻類生長、活化海洋食物鏈生機、增加海洋生物活動力。
由於海洋浮游植物在吸收二氧化碳方面的作用不亞於陸地植物,因此沙塵暴可能具有抵抗全球暖化的間接功用;另外,由於中國北方含鈣的矽酸鹽和碳酸鹽的土壤和沙漠沙粒偏鹼性,沙塵暴攜帶的鹼性物質可以中和大氣中的酸性物質,飄塵因而也偏鹼性;含鈣的矽酸鹽和碳酸鹽的飄塵會中和大氣中的酸性物質、減緩酸雨強度,例如近年在韓國和日本都發現沙塵天氣時,酸雨的pH值顯示都稍微提高了。
沙塵暴全球性影響
冬末春季發生大範圍的沙塵暴後,受強風揚起的沙塵造成空氣中含有大量塵土,遮蔽了當地日照,能見度甚至為零,因此超強的沙塵暴又稱為黑風暴。根據調查,中國西北地區最近四十年來的超強沙塵暴有48次的多,造成人員傷亡有11次,造成人民生命財產及農業的重大損失。台灣地區並非大陸沙塵暴發生後向外傳送的主要地區,僅在殊殊氣象條件配合下會造成空氣品質不良,八十四年三月十二日、十三日發生泥雨現象為目前最嚴重的個案。
沙塵暴發生後,顆粒較大的粒子大多影響源地或鄰近地區後;即沈降到地面,顆粒較小的粒子可以向上傳送到850-700百帕高空,相當於1000公尺至3000公尺,再藉由西風帶的氣流向東傳送。在傳送的過程中,一部份因擴散或稀釋,使得沙塵隨傳送的距離愈遠;濃度愈低,一部份因傳送過程中,受到沉降或降雨(雪)的沖刷效應而到達地面。中國西北方的沙漠可東移到日本、韓國及10000公里外的夏威夷,往南可影響到台灣、香港,甚至達菲律賓,影響範圍相當遼闊。
沙塵暴向外傳送到數千公里外的其它地區後,多為影響當地能見度及造成大氣中懸浮粒子增加,影響該地空氣品質。至於受到沙塵的時間或大小,則需視源地沙塵暴發生的規模、延續時間,以及配合遠地的氣象條件是否為沙塵傳送方向及有利沈降要素,依過去觀測記錄,短則僅數小時,影響能見度,長則達一星期,甚至造成泥雨的現象。因此,受到沙塵霾影響的國家,多數由氣象及空氣品質觀測,瞭解當地受到沙塵暴的影響情形,再追溯源地沙塵暴發生時間及規模。
由於沙塵暴主要發生於沙漠化的地區,土質鬆軟、地面乾燥、地表沒有植被。一旦在大範圍空氣很不穩定及地面風速很大條件下,很容易將地表沙塵吹起,進入空氣中而形成沙塵天氣。近年來由於中國西北地區沙漠化情形日益嚴重,造成沙塵暴發生頻率升高及規模加大,應即早重視並解決沙漠化的問題,方可預防沙塵暴的發生。