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林之光(中国气象科学研究院研究员)
1993年5月5日,一场强沙尘暴扫过西北四省区,造成85人死亡,25人失踪,经济损失超过5.4亿元。
全面看待沙尘暴
大风夹沙的沙尘暴,是我国北方一种重大的灾害性天气。这是因为,它不仅有大风破坏,而且有沙尘助纣为虐。以农业为例, 沙尘暴大风既可以大面积地把地表肥沃的表土及其中种子、幼芽
一起刮走,又可在风速减小时大面积地把沙尘沉降下来,沙化甚至压埋草场和农田、以及干旱地 区的农业命脉水渠和坎儿井等。在国外,1973年1月,曾有一架波音707客机,因沙尘暴在尼日利亚卡诺机场附近坠毁,机上176人全部遇难。总之,沙尘暴灾害罄竹难书,过去被视为"十恶不赦"。
其实,沙尘暴也并非绝对灾害。如果从另一个角度看,沙尘暴也有有利之处。作者曾总结成长文《沙尘暴告诉我们的不仅仅是灾害》(中国科学院《科学新闻》,2001年7月18日,第27期)。主要内容有,大气中的沙尘微粒因散射阳光可以缓解全球变暖,
大气和地面上的沙尘因碱性使我 国北方 (包括大工业城市)基本 不出现酸雨(我国沙尘暴时日本、 韩国酸雨缓解至消失X沙尘是很
好的水气凝结核,使干旱地区增 加云量,下游地区增加雨量,几百万年来沙尘天气堆积成了富饶 的黄土高原 (我国有四五千万人
住在黄土窑洞里X沙尘粒子携带 的铁、磷等矿物质可以使贫生物的大洋中大量繁殖海洋植物和浮游生物等。
当然,作者决非反对治理沙尘暴,而只是指出应全面看待沙尘暴,消除对沙尘暴的认识误区,以有利于更合理规划治理沙尘暴。例如,人类可以消灭沙尘暴,就是曾经的误区之一。
应当说明,本文所说的(不能被消灭的)沙尘暴不是局地性的,而是对人类社会有重大影响的,大规模、大范围的沙尘暴。因为这种沙尘暴是从大沙漠中刮出来的,而我们人类不可能消灭地球上的大沙漠。
不能消灭沙尘具的理由
其实,以现代人类社会的力量,也并非不能消灭一二块大沙漠。而且沙漠改造后的绿洲,因 其阳光、热量和水分部士分充足, 是一种十分丰富的气候资源。世界上优质高产的小麦、棉花、水
果、蔬菜以至鲜花都产生在沙漠 绿洲之中。也就是说,改造沙漠后的经济回报是很高的。
实际上,人类不能消灭沙漠的主要原因是,即使我们能消灭一二个沙漠,但却是消灭得起,维持不起。一旦停止向沙漠灌水,绿洲又会变回沙漠。也就是说,我们不能消灭的不是沙漠,而是形成沙漠的条件。
这个条件,就是形成沙漠的地球大气环流。那么,大气环流又是如何形成沙漠的呢?
原来,地球上的大沙漠,大部集中在南北回归线的两旁,称为回归沙漠带。例如北半球的撒哈拉沙漠,阿拉伯大沙漠,一直到印度的塔尔沙漠,南半球的澳大利亚大沙漠,南非卡拉哈里沙漠等。回归沙漠带的形成,是因为在这个纬度带上有一个常驻高气压带。高气压带中气流下沉,气流下沉过程中被压缩升温,于是雨散云消,晴空烈日。热带纬度上,无雨而又蒸发强的结果,凡面积较大的陆地久之必形成沙漠。
人类不能消灭回归沙漠带的原因,就是因为不能消灭这个高气压带。因为这个高气压带并非孤立存在,是全球大气环流中的一个不可缺少的重要组成部分。
那么全球大气环流又是如何形成这个高气压带的呢?
大气环流的形成与作用
原来,全球大气环流的原动力是太阳热量在全球各纬度分布不匀。赤道地区太阳热量丰富,气温高密度小,不断向上升起,上升到高空后分向两极流去。两极地区因为得到的太阳热量少,气温低密度大,气压升高,不断流向赤道,流失的空气由从高空远道而来的赤道气流补充。这样便形成了半球性的大环流圈。这种大气环流叫单圈环流,南北半球各一个。
但是这种单圈环流实际上是不存在的,因为地球并非静止不动,而是会自转的。地球自转造成的地转偏向力每时每刻都作用于运动中的大气,所以地球上实际形成的是复杂的三圈环流。它形成的过程大体是这样的。
当赤道地区空气受热上升到高空,达到密度平衡后被推向两极流动时,由于受到地转偏向力的作用,气流方向在北半球不断向右偏(南半球向左偏),因此大约到达北纬30度时,南风基本上变成了西风。这样就阻碍了从赤道来的气流继续北上。空气在这里不断堆积下沉,使地面气压升高,形成了上述副热带高气压带。高气压带中的下沉气流到达地面后分为两支,南支返回赤道,北支流向极地。南支气流在南下途中由于受地转偏向力作用向右偏转成了东北风,与从南半球副热带高压带北上的东南风汇合于赤道地区继续上升。这就是地球三圈环流中最靠近赤道的一个圈,称为热带环流圈。
三圈环流中靠近极地的那个圈叫极地环流圈。如上所说,极地气候寒冷,高空气流下沉,地面气流流向低纬度。地面气流在流动过程中受地转偏向力作用成为东北风,与前面讲到的从副热带高压北支地面气流(西南风)在温带纬度辐合,升到高空后又分为两支:北支流向极地,然后下沉补充地面上向南流失的极地空气,因而构成极地环流圈,南文在高空流返低纬度,在副热带高压带与赤道北上的气流汇合下沉,下沉到地面后又以副热带北支的身份北上,从而构成了三圈环流中的中间一个圈--中纬度环流圈。
由此可见,副热带高压带是全球大气环流系统链中不可缺少的一环。只要阳光热量在地球表面分布 (差异)不变,只要地球还在转动,地球大气环流、热带环流圈和副热带高压带就会存在,回归沙漠带及其形成的沙尘暴就会存在!
其他沙漠的情况
世界上除了热带纬度的回归沙漠带外,还有温带纬度上的沙漠,面积比回潮归沙漠带小得多。其中主要是包括我国西北地区在内的中亚沙漠。因为它位居欧亚大陆中心,西北距大西洋和北冰洋万里之遥,东南方太平洋上的水气鞭长莫及,就是离得最近的印度洋,也因有海拔四五千米的青藏高原和更高的喜马拉雅山脉的阻
隔,也不能受益。此外,还有更小的沙漠,即美国西部山区盆地之中的盐湖城沙漠。它的成因是该纬度上的盛行西风带,被几道垂直于风向的南北走向山脉的拦截,气流中的水气大部降落在迎风西坡上,焚风干燥效应的叠加使这里雨水稀少,出现沙漠。
可见,只要青藏高原和美国西部山脉还存在,中亚沙漠和盐湖城沙漠就不会被消灭。我们人类何以能永久消灭地球上的沙漠和沙尘暴?
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