解码“沙尘暴”：月亮赤纬角最小值惹的祸

       本周，一场“遮天蔽日”的强沙尘暴席卷包括我国在内的多个亚洲国家，局部地区能见度不足500米，这也成为近十年来影响我国最强的一次沙尘天气过程。

　　实际上，不仅是亚洲，近期墨西哥、美国等地也遭遇了沙尘暴天气。

　　那么，印象中消失多年的沙尘暴究竟从何而来？又为何如此严重？

        统计规律

表1 月亮赤纬角最小值与特大沙尘暴对应关系

       旱涝灾害的18.6年周期

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所蓝永超研究员根据代表黄河上游流域径流动态变化的唐乃亥水文站1920年至2004年的径流系列统计资料，以及此间数十个气象站四十余年的降水观测数据得出结论，从上世纪二十年代初到九十年代，黄河大体上经历了五个枯水期和四个丰水期。每个丰、枯水期段持续的时间长短不一，枯水期持续时间为四至十五年，平均为九年；丰水段持续时间为七至十四年，平均为九点二五年。黄河上游每个丰、枯水周期平均持续时间基本相同，一个完整的丰枯循环周期大约在十八年左右。

18.6年是典型的潮汐周期，月亮轨道与地球赤道之间的夹角称为月亮赤纬角，最大值为28.5度，最小值为18.5度，变化周期为18.6年。郭增建等人在1991年提出月亮潮迫使地球放气的观点，当月亮赤纬角最小时，它的直下点远离中国主大陆，所以在主大陆引起的地壳鼓起就小，因之地下放出的携热水汽就少，这样就不易诱使热带气团与高纬冷气团在中国大陆上相碰，因之雨量减少，会形成干旱，历史上，月亮赤纬角最小时的1941-1943年（河南大旱）、1959-1960年（山西大旱）、1977-1978年(山西、长江中下游大旱)、1995-1997年（华北、辽宁、吉林等地连续4-5年大旱）中国北方都发生了大旱[5]；月亮赤纬角最大时的1932年（松花江大水）、1933年和1935年（黄河特大水）、1951年（辽河大水）、1969年（松花江大水）、1986年（辽河大水）中国北方都发生了大水(见表2)[6]。表1和表2有很好的对应关系。

在澳大利亚气象学家E. 布赖恩特编著的《气候过程和气候变化》中，有关气候现象循环的记录75项，与潮汐周期相同的有66项，占88%，表明潮汐是影响气候现象循环的主要因素。其中，有5项的周期为18.6年，1项的周期为19年（见表2）。

表2 气候现象循环的18.6年周期

   结论 

2014-2016年月亮赤纬角最小值使2014年成为1880年以来有气象记录的最热年，验证了我们在2008年的预测。

研究表明，月亮赤纬角不仅影响旱涝和地震，而且影响全球的气候变化。2005-2007年月亮赤纬角最大值使潮汐南北震荡幅度变为最大，冷水上翻导致全球变暖停滞16年，2014-2016年月亮赤纬角最小值潮汐南北震荡幅度变为最小，冷水上翻减弱，导致2014年成为134年来最热年，2023-2025年月亮赤纬角最大值潮汐南北震荡幅度变为最大，冷水上翻将导致全球气温变冷。

根据林振山等人的日食-厄尔尼诺系数理论，2015年可能发生厄尔尼诺事件，与2014-2016年月亮赤纬角最小值叠加，可能形成比2014年更高的最热年新纪录，中国发生严重干旱的可能性值得关注。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-864772.html

2015-2016年最热年的预测已经得到证实。2023-2025年月亮赤纬角最大值时期不会发生特大沙尘暴的预测，有待于实践检验。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1277392.html 

       综合研究结论

       气象观测资料表明，从二十世纪九十年代末开始，中国北方地区沙尘天气呈增强趋势，预示着中国可能进入了新一轮沙尘暴频发周期。

      研究表明，世界气候的变化与中国的持续干旱是造成沙尘暴天气增强的主要原因。依据太阳黑子周期长度(SCL)资料，将过去2500年分为"好天时代"(SCL＜11年)和"坏天时代"(SCL＞11年)，发现在"坏天时代"中国旱灾频率显著高于"好天时代"。"好(坏)天世纪"与气候暖(冷)期有好的对应；并提出了太阳活动影响气候的过程链。他们在1470-1975年划出100个“旱年”，其中74个出现在坏天时代，只有26个出现在好天时代，坏天时代的旱年频数比好天时代几乎要多2倍。10大中国严重干旱有8次发生在坏天时代和太阳黑子超长极小期时期。

       ２００４年中国北方沙尘暴呈增加之势，主要与太阳黑子活动周期变长等因素有关。太阳黑子活动周期变长、我国严重干旱频发和沙尘暴百年高峰有很好的对应关系。

       21世纪太阳黑子超长极小期已经开始，中国下一场灾害就是严重干旱和沙尘暴高峰。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1106350.html

      希望相关管理部门予以关注，做好相应的防御准备。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1106451.html

解码“沙尘暴”：一面是漫天黄沙 一面是沙子危机

2021年03月22日 02:12 央视

　　本周，一场“遮天蔽日”的强沙尘暴席卷包括我国在内的多个亚洲国家，局部地区能见度不足500米，这也成为近十年来影响我国最强的一次沙尘天气过程。

　　实际上，不仅是亚洲，近期墨西哥、美国等地也遭遇了沙尘暴天气。

　　那么，印象中消失多年的沙尘暴究竟从何而来？又为何如此严重？

　　3月12日，沙特阿拉伯、卡塔尔等海湾国家，遭遇大风和沙尘暴袭击。一些地区天空变成了红色，能见度最低不到20米。

　　3月13日，一场强沙尘暴和暴风雪袭击了蒙古国大部分地区，造成至少10人死亡，数百人走失。强风裹挟着黄沙继续南下，横扫整个东亚，中国、日本、韩国多地空气质量指数“爆表”。

　　3月16号，墨西哥北部、美国新墨西哥州、西得克萨斯州等地遭遇严重沙尘暴天气，狂风飞沙，能见度一度降到很低。

　　遮天蔽日的沙尘暴缘何而起？

　　遮天蔽日的沙尘暴不仅危害身体健康，也对人们对正常生活造成影响。

　　那么，漫天黄沙究竟从何而来？

　　撒哈拉沙漠，世界最大的沙漠，也是全球最大的沙尘源之一。

　　牛津大学自然地理学家 古迪：地球上大约一半的沙子，可能都来自撒哈拉大沙漠，原因是那里有个古老湖泊，在潮湿的情况下慢慢干涸，湖底的物质，比如泥沙和一种叫硅藻的小硅生物，它们被风吹到高空中且能飘很远的距离。

　　当细小的沙尘被强风扬至高空后，就会进入在赤道上升、在副热带下沉的哈得来环流圈，并随着环流向北输送，并搭上中纬度的西风带“快车”，飘向欧洲等地。

　　如果沙尘粒子被强烈的气流抬升到对流层上层，甚至进入平流层的高度，便会传输更远。

　　2020年6月，一股来自撒哈拉沙漠的“跨洋大沙尘暴”横扫加勒比海地区后，登陆美国得克萨斯州，在大气环流的作用下，逐步席卷整个美国中西部。此次沙尘暴被认为是50年来最强的沙尘灾害。

　　严重干旱成沙尘暴频发的重要原因

　　沙尘暴作为地球上古已有之的自然现象，它的出现存在一定的周期性。然而，沙尘暴频发，却也与人类活动密不可分。

　　乌云般的沙尘翻滚着，像移动的山脉一样滚滚而来。20世纪30年代的美国有无数个这样黑色的日子。

　　一战期间及之后，小麦价格上涨，刺激了美国国内的粮食生产，在这一需求下，美国政府推出宅地法案，推动了美国西部大开发。人们不计后果地翻耕土地，剥光了植被。最终，前所未见的沙尘暴席卷而来。

　　美国微生物学家 格里芬：沙尘碗主要是因为该地区降雨量下降的同时，移民人口增多、农业活动增加，他们对地表进行剥皮耕作，从而使土壤外露。缺乏植被固定，又赶上干旱，裸露的土壤化为沙尘，被大风卷起，形成巨大的沙尘云。

　　一场被称为“沙尘碗”的超级沙尘暴诞生了，连日黑云遮天，千里黄沙铺地。“沙尘碗”持续肆虐数年，是美国持续时间最久、最严重的环境灾难，也被评为20世纪头号气象事件。

　　1935年，美国政府通过立法，改变了原有的不合理耕作方式，以轮作制度、发展条带状种植、和营造防风林带、退耕还林还草等做法减少沙尘暴带来的破坏。1939 年，这场史无前例的生态灾难终告结束。

　　英国帝国理工学院 水科学家 迈达尼：为何土壤湿润就不容易发生沙尘暴，因为土壤湿度会更高，土壤水分像胶水一样把这些土壤中的颗粒物黏合在一起，风不会将其吹起来。

△1982年至2015年间，中东地区干旱与土壤湿度情况的对比变化图。

　　（数据来源：美国宇航局）

　　从图中可以清晰地看出，当干旱加重时，土壤湿度降低，反之当干旱减轻时，土壤湿度增加。

　　蒙古国是全球沙漠化最严重的国家之一。气象数据显示，蒙古国最近连续多年创纪录的高温和干旱，是250多年来前所未有的。严重的干旱对当地生态系统造成打击，也成为沙尘暴频发的重要原因。

　　据联合国统计，目前荒漠化已影响到全球五分之一的人口和三分之一的陆地面积，由于干旱和荒漠化，全球每年失去1200万公顷的土地，如果继续这样下去，全球粮食产量到2035年将减少12%。

　　撒哈拉→亚马孙沙尘暴的另一面：“肥料搬运工”

　　不过，随风扩散的沙尘也并非毫无益处，它在地球生物系统中充当着“肥料搬运工”的角色。

　　2015年，美国宇航局对多年的卫星数据研究发现，每年在大风等气候条件的作用下，平均有1.82亿吨的沙尘被从撒哈拉沙漠吹起，其中约2700万吨沙尘被吹入了亚马孙盆地。这是地球上最大规模的沙尘输送。

　　科学家不仅测量了沙尘的体积，还计算出，每年约有2.2万吨磷从地球上最为贫瘠的沙漠，输送到了最富饶的雨林。

　　美国宇航局戈达德宇宙飞行中心 研究科学家 于洪彬：撒哈拉的沙尘中富含磷，这是植物生长所需的一种重要营养素。在热带地区，磷元素是非常有限的，所以评估有多少沙尘从沙漠吹到亚马孙很重要。

　　众所周知，地球上三分之一的面积都被沙漠覆盖。而如何治沙、阻止土地荒漠化进程，仍然是摆在世界多国面前的一大难题。

　　然而，近期多家媒体却报道称，目前全球正面临沙子短缺的危机。 这也为人类应该如何综合治理沙尘暴，带来进一步的思考。

　　3月初，英国《每日邮报》撰文称，全球正面临沙子短缺危机，而随着新冠疫苗的分发，预计未来两年全球将需要20亿支玻璃药瓶，这将使沙子的需求进一步激增。

　　无处不在的沙子却面临短缺危机？

　　除了空气和水，沙子是人类使用最多的自然资源，甚至超过石油。据统计，全球每年消耗的沙子达500亿吨，足以覆盖整个英国。

　　沙子是生产磨料、玻璃、塑料、牙膏、电脑芯片的关键用料，而所有工业生产中耗沙量最大的是混凝土行业。

　　水泥就像胶水一样将砂石黏合在一起，而混凝土是最终的产品。混凝土的制作需要10%的水泥、15%的水和75%的沙子。建造一栋房子所需要的混凝土，大约需要200吨沙子。

　　除了用于建筑和基础设施，沙子也越来越多地用于填海造地。建造棕榈岛，大约需要沙子1.86亿立方米，这几乎让迪拜将海湾地区的海床挖空了，在这之后建造哈法利塔时，这个被沙漠包围的国家，却只能从澳大利亚进口沙子。

　　原因之一是，沙漠中沙子，由于长期风化作用，比较细腻脆弱，且太过圆润，凝结力差，难以满足建筑标准，从而无法直接为人类所用。

　　《沙子中的世界》作者 文斯·贝瑟：我们用的沙子通常是海沙，也就是在河底、海滩、湖底和海底的沙子 。最简单廉价却质量最好的沙子，实际上是来自河床的沙子，非常容易获取。只需将一艘船停在河中央，开启其携带的大吸力泵，就像在河底放一个大口径吸管，把河底的沙子都吸上来。

　　研究人员发现，人类对沙子的需求逐年增加，沙子和砾石的采掘速度已经远远超过其再生速度。如果无法找到可替代资源，用不了多久，沙子就会被耗尽。 

　　柬埔寨渔民 帕拉：对于我和大多数渔民来说，我们在沿海地区依赖沙子，海洋需要沙子，红树林的根也需要土壤。这些生物都是相互联系、相互支撑。

　　帕拉是柬埔寨的普通渔民，她们全家靠在红树林里捕捞石蟹为生。然而近年来，不断增多的采砂船，不仅破坏了当地河流的生态环境，也威胁着他们的生计。 

　　柬埔寨渔民 帕拉：我的弟弟刚回来，他花了一晚上，只找到两只石蟹，以前这时候我们还能找到一吨蟹。随着岛屿消失，也没什么蟹了。

　　近40年间，新加坡为了给近600万国民创造更多的空间，这个高人口密度的城市国家填海造地130平方公里，所用的沙子几乎全部从其他国家进口。

　　柬埔寨渔民：所有的林子都没了，完全毁了。挖沙船哪里的沙子都挖，红树林里的也不放过。

　　全球治沙 没人能置身事外

　　不论是土壤荒漠化导致沙尘暴频发，还是过度开采和浪费造成沙子短缺，究其原因都与人类活动密不可分。

　　全球治沙，没有人能够置身事外，如果沙尘源头得不到治理，黄沙就还有可能卷土重来。而保护生态环境，构建绿色、生态、可持续的地球，同样需要全球行动。

责任编辑：张玉

https://news.sina.com.cn/w/2021-03-22/doc-ikknscsi9191324.shtml