我国北方主要沙尘暴源区及进入北京的路径

提要：浑善达克沙地是造成我国北方扬沙天气的主要沙源地之一。譬如，苏尼特右旗位于浑善达克沙地的源头，距北京有600多公里，2001年全旗7级以上大风达40次，沙尘暴25次，直到8月中旬还在刮沙尘暴。多伦县位于浑善达克沙地东南端，直线距北京180公里。多伦的沙化起源于20世纪六七十年代，沙化和水土流失面积至今仍在扩展。一年7级以上大风能刮67天。据中央电视台报道（2001），分析野外调查资料和卫星图片，半个世纪以来，浑善达克沙地的沙漠化土地增加了700多万亩，特别是流动沙地，从1960年的26万亩增加到现在的450万亩，平均每年增加10万亩，90年代的10年间每年增加21万亩，扩展速度惊人。由于该沙地小于0.25毫米的沙粒占60%以上，所以最容易借助大风迁移到空中。目前，每年以1.8公里的速度向南（向北京）推进。人们有个说法：北京10粒沙子中有8粒来自多伦。

关键词:沙尘暴，京津唐地区，浑善达克，生态环境建设，海水西调，陆海统筹

摘自：《海水西调与再造西北》（河北人民出版社2005，48万字，国家软科学研究计划指导性项目,2006年获“第21届北方十五省、市、自治区哲学社会科学优秀图书奖”）。第16-20页。

http://www.q766.com/soft/445874.htm（飞速软件）

http://www.bookschina.com/1394136.htm

http://bbs.sciencenet.cn/blog-533560-409567.html（科学网）

http://blog.sina.com.cn/s/blog_5cdb83550100na74.html

（笔者手头有网上盗版的pdf格式：《海水西调与再造西北》，有意者请与hyg9910@mail.xjtu.edu.cn联系）

我国北方主要沙尘暴源区及进入北京的路径

   2001年中科院20多位科学家在深入我国北方荒漠、戈壁、绿洲地区，对沙尘暴发生过程和主要尘源区进行实地观测和考察后，得出了未来几年沙尘暴仍呈增加之势的结论。

   中科院寒区旱区环境与工程研究所专家说，对沙尘暴的研究表明，近50年来，真正的沙物质不是来自原生戈壁或原生沙漠区，而是来自植被遭到严重破坏后新生的沙漠化土地。据了解，我国北方地区沙漠化土地年均扩展速度，50年代末至70年代中期为1560平方公里，到70年代中期至80年代后期增加到约2100平方公里，而进入90年代后，则以每年2460平方公里的速度在扩展。沙漠化土地从东北经华北到西北，形成了一条不连续的弧形分布带。与此相对应，近50年来强沙尘暴年均发生的次数呈逐渐增多的趋势，50年代共发生过5次，60年代为8次，70年代为13次，80年代为14次，90年代至今已达23次。

   沙尘暴的灾害主要有两个方面：在沙区，表现为对生态的破坏；在沙区之外，则表现为对环境的污染。譬如据内蒙古自治区民政厅统计，仅2000年春季，受沙尘暴灾害影响的人口有48.5万人，损坏房屋53413间，死亡牲畜10472头（只），丢失牲畜14940头（只）；被风沙淤埋的人畜饮水井423眼，350台风力发电机遭严重损坏；有23.4万亩农作物受灾，造成的直接经济损失高达8569万元，其中农业损失7740万元。

   沙尘暴的增加与气象关系密切。2000年是反厄尔尼诺现象的高峰期，这一大范围的海洋大气过程，其变化速度和强度都超过以往，造成我国北方冬去春来强寒潮大风的频繁出现，加之春天华北地区和西北地区东部气温显著偏高，同时又降水稀少，植被还未形成，致使解冻后大面积表层土壤干燥、疏松，引起多次强沙尘天气。

   目前，我国北方有4个主要沙尘暴源区：河西走廊及阿拉善高原区，内蒙古中部农牧交错带及草原区，塔克拉玛干沙漠周边区，蒙陕宁长城沿线旱作农业区。可以看出，这四大沙尘暴源区与北方纬向沙漠带在空间上是一致的。（图1-3）

   范一大等先生（2002）分析了中国北方典型沙尘暴——2000年4月6日沙尘暴的空间范围及强度。这次沙尘暴主要覆盖了我国内蒙古的锡林郭勒盟、乌兰察布盟、赤峰市等地区，山西和河北省的东北部地区，辽宁省的西南部，北京和天津。涉及120多个旗县，空间跨度长达1000公里以上，沙尘暴的前沿弥漫渤海湾的上空，已影响到了辽东半岛，并继续随天气系统向朝鲜半岛和日本国推进。①此次沙尘暴强度中心位于河北省境内，中心位置包括内蒙古锡林郭勒盟西南部、坝上高原和北京北部，延伸到辽宁省境内；在中蒙边界处的二连浩特到朱日和气象站以及渤海一带是沙尘暴强度相对较弱的两个区域。这场沙尘暴形成于内蒙古的二连浩特市，沿朱日和、浑善达克沙地、坝上高原一路增强，从北京到渤海又逐步减弱。经统计计算，提取出的沙尘暴信息总面积为49000平方公里。②出现风速大于等于25米/秒的站点共6个，分别是锡林浩特、镶黄旗、多伦、巴林右旗、宝国图和开鲁县，其中最大瞬时风速出现在巴林右旗(30米/秒)；这些站点能见度在400～900米范围内，其中那仁宝力格、阿巴嘎旗和太仆寺旗3站的能见度最低，都是400米，属于强度沙尘暴。③这场沙尘暴的强度与下垫面的性质有关，沙尘暴由西北到东南途经了草原带、农牧交错带和京津周边地区，下垫面中戈壁、沙漠化土地和低植被覆盖土地遍布，著名的有浑善达克沙地和科尔沁沙地及河北坝上和内蒙古后山的沙漠化土地。地势从二连浩特(海拔965.9米)逐渐上升，到化德县达到最高(海拔1484.6米)，然后平缓过渡到河北省的张北地区；从张北经张家口到北京这一段，在不到200公里的水平距离上，下落了1000米以上。这一区域常年干旱少雨，近50年来，受全球气候变化的影响，气温明显升高，降水量减少，尤其在春季，地表植被覆盖程度非常低，甚至有大片土地裸露成为裸地，加之人类的不合理开发利用，区域生态环境逐年恶化，为沙尘暴的发生、发展提供了气候、地貌和生态背景。④沙尘暴过程是典型的累加型沙尘暴。在沙尘暴的开始阶段，沙尘暴密度分割图像上体现为低密度沙尘区，下垫面以退化草地和戈壁为主，植被覆盖度低，是这场沙尘暴的起沙阶段；沙尘暴经过浑善达克沙地后，沙尘暴强度显著增加并达到高密度阶段；接着在河北坝上地区的沙漠化土地上，沙尘密度稳定为最高峰；此后，随着土地覆盖类型的变化和植被覆盖度的增加以及地势的下降，沙尘暴的强度开始逐渐下降，进入以降尘为主的阶段，直到渤海上空，遥感图像上沙尘密度降为最低。⑤沙尘暴的发生和强度变化除了与风力等气象条件有着密切关系外，同时还受风沙过境区域下垫面的土地利用/覆盖状况的影响。沙尘暴的发生需要下垫面有充足的沙源物质，有植被覆盖的地表，风沙活动相对于裸地必然要减弱。

     图1-3  我国四大主要沙尘暴源区（据《地图》2001年第3期）

   据《中国青年报》（2001-03-16）报道，中国气象局国家卫星气象中心的专家通过对卫星遥感图像中沙尘高浓度区的走向分析，初步确定了影响侵入北京地区沙尘暴的三条路径，即“产生于西北地区的沙尘主要是以西北、西北偏北和西北偏西三条路径向下游移动进入北京的：第一条路径为内蒙古浑善达克沙地一带——河北黑河河谷——北京地区；第二条路径为内蒙古朱日和一带——河北洋河河谷——北京永定河河谷；第三条路径为河北桑干河谷——北京永定河河谷。”“研究表明，升空沙尘微粒在自身重力作用下，往往边移动边不断沉降、扩散，直径0.1毫米的尘粒在空中通常只能停留几分钟到几小时。因此，随着大风的移动，如果沿途不是不断地起沙补充的话，那么离开初始沙源地越远的地方，大气中的含尘量就应该越少，沙尘微粒也越小。由此可知，北京地区的风沙天气主要受京外沙尘暴的影响，但如果沙尘暴在移动过程不再加强的话，北京一般只会出现浮尘天气，其尘源来自很远的地方；但如果出现的是扬沙或沙尘暴天气，肯定有相当一部分尘源来自北京周边地区甚至北京本地。”这将有助于加强对北京及其周边地区沙尘天气的监测、预警和治理。

   分析以上权威资料，入侵北京的沙尘暴有如下特征：

   （1）我国地形自西向东（自高向低）分为三个台阶，北京地区（华北平原）地处第三台阶。受西北风影响，产自我国第二地理台阶——蒙陕宁长城沿线旱作农业区、内蒙古中部农牧交错带及草原区、河西走廊及阿拉善高原区的沙尘暴，进入第三台阶的孔道主要是利用了第二台阶与第一台阶交接地带的山脉中相对较低的垭口，而这些垭口又是北京地区主要河流分水岭的源头所在地。

   （2）沙尘暴进入北京的“第一条路径”（内蒙古浑善达克沙地一带——河北黑河河谷——北京地区）主要利用了黑河流域若干北西向河谷的垭口，包括白河垭口、黑河垭口与潮河垭口，它们正对着浑善达克沙地。（参见图1-5）据近年考察资料，潮河已基本断流，河床沙石覆地，源头仅存一个十多米直径的水坑；白河流域源头尚有水源和草甸，但泥沙淤积十分严重。

   （3）沙尘暴进入北京的“第二条路径”与“第三条路径”，都利用了“永定河河谷”。永定河上游可分为两支，一支为洋河河谷，另一支为桑干河谷。外地吹来的沙尘主要是利用了北洋河垭口，而北洋河垭口正对着黄旗海，黄旗海以西则依次分布着库布齐、毛乌素、乌兰布和、腾格里、巴丹吉林等沙漠。其次，由桑干河垭口入侵的沙尘，则主要来自毛乌素沙漠。上述这些沙漠，与内蒙古中部农牧交错区、草原牧区或者互相包含，或者互相过渡，成为提供进入北京浮尘的主要源产地。（参见图1-5）

   （4）在大风持续时间较短的情况下，一般直径≤0.1毫米的尘粒，空中只能停留几分钟到几小时。北京“一部分尘源来自北京周边地区”，这些沙尘物质（或者是通过无数次的搬运作用逐渐堆积在北京周边地区的，或者是北京周边地区逐渐沙化形成的）的堆积区，基本与沙尘暴侵入北京的三条路径一致，即第一条路径所必经的潮河、黑河、白河地区，第二与第三条路径所必经的永定河地区。（参见图1-5）

   针对沙尘暴侵入北京的三条路径，对症下药，笔者认为若利用“永定河河谷”西调渤海之水，在洋河垭口、桑干河垭口、黑河垭口三大通道所面对的浑善达克沙地、库布齐沙漠、毛乌素沙漠之中营造人造海，不仅能够遏制北京沙尘暴，而且可以为彻底改造北方沙漠带来契机。

   我国北方从东向西依次分布着八大沙漠，它们是：科尔沁沙地、浑善达克沙地、毛乌素沙漠、库布齐沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠、塔克拉玛干沙漠，空间上它们是呈纬向连续展布的。除科尔沁沙地、塔克拉玛干沙漠外，其它沙漠均分布在我国第二个地理台阶（海拔1200～1300米）之上。渤海深深嵌入我国北方大陆500多公里，是大自然赐予中国的地利之源，譬如对北京大气与生态环境影响较大的浑善达克沙地，仅距渤海400公里左右。21世纪在我国淡水资源面临严重短缺的情势下，打破传统思维定势，充分利用浩瀚的渤海之水，每年调水50亿～300亿立方米，无疑将成为改造北方沙漠最理想的水源！“海水（渤海）西调”的原理是，以海水替代淡水作生态水，填充沙漠中封闭的构造盆地，形成人造海镇压沙漠，遏止沙尘暴，发展人造海养殖业、盐化产业及周边的绿化、种植、旅游等沙产业；另外也可作为水汽供应源，湿润北方气候，增加降雨量。实施海水西调工程，策划以“接力棒式”方式调水，本着“量力而行，先近后远，各个击破，分期到位”的原则，先期工程难度不大，施工周期短，投资较小，不仅可改造距离北京较近的浑善达克沙地、库布齐沙地、毛乌素沙漠等地的生态环境，而且可明显改善京津唐地区的大气与生态环境质量。远期工程全部到位后，大致用一百年左右的时间，彻底改善北方八大沙漠的生态环境。