而作为北方人,小时候就见惯了沙尘暴。还记得上小学的时候经常会因为沙尘暴停学,这个情况到了初中、高中才慢慢好转起来。
“蔽日黄沙”、“黄沙漫天”也是那时候真正见识到的场景,沙尘暴大的时候,远处望上去就像是一座移动沙堡一样,渗人,好像就要被吞噬一样。
在这里给大家稍微简单科普一下产生沙尘暴的三个主要因素,分别是多沙、强风以及不稳定的空气层结。
第一,沙子是沙尘暴的物质基础,一般沙尘暴多发地多半出于沙漠地区。比如塔克拉玛干、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、库布齐沙漠,这些都是中国境内有名的沙漠,在以前也容易成为沙尘暴的来源地。
第二,强风。光有沙子不会形成沙尘暴,得有强风把它吹起来才能形成沙尘暴。足够强劲持久的大风,是形成沙尘暴的动力条件。就如下图,沙尘天气划分有一个维度就是风速。风速越高,沙子飞得越远。例如根据观测当强沙尘暴形成时,如果风速每秒达到30米(11级风),那么粗沙(直径0.5~1.0毫米)会飞离地面几十厘米,细沙(直径0.125~0.25毫米)会飞起2米高,粉沙(直径0.05~0.005毫米)可达到1.5公里的高度,粘粒(直径小于0.005毫米)则可飞到更高的高度。
第三,不稳定的空气层结。空气不稳定有利于风力加大、强对流发展,从而夹带更多的沙尘,并卷扬得更高。
其他比如说,降水也会对沙尘天气的产生具有抑制作用,前期降水量的增加有助于提高化冻后沙地植被的返青速率。
1. 偏北路径型的起沙区位于蒙古国及我国东北地区西部,沙尘粒子在偏北气流引导下可移至西北地区东部、华北、东北地区南部以及黄淮等地;
2. 偏西路径型受蒙古国、内蒙古西部或新疆南部沙源地影响,沙尘主体在西风作用下向我国西北、华北以及东北地区西部和南部地区传输;
3. 而西北路径型较为复杂,沙尘天气始于境外(蒙古国)和境内 (内蒙古西部乌兰布和沙漠、库布齐沙漠等)沙地,大多伴随冷空气自西北向东南区域输送,少数粒子因气旋收缩北上转向东北方向移动,因而该路沙尘影响范围较广,覆盖了我国西北、华北以及黄淮、江淮等地;
5. 局地型类似,该路沙尘天气只出现在沙漠、戈壁等沙源地及其附近局部地区,且主体没有明显移动。
而这次沙尘天气主要起源就来源于蒙古国南部和我国内蒙古中西部地区,影响范围较大,强度较强。而用我们前面讲过的三要素来分析的话,这次的原因也没有那么复杂:
首先,不稳定的空气层结+强风。蒙古气旋每年都有,蒙古气旋发生或发展在蒙古中部和东部高原一带。这个地区的西部、西北部多高山,蒙古中部和东部处于背风坡,有利于气旋的生成和发展。春秋季,冷暖空气活动频繁,气旋出现次数最多。蒙古气旋对我国北方天气影响很大,春季大风天气多与此有关。
其次,降雨量减少。3月以来,我国北方大部降水偏少,蒙古国和我国西北地区等沙源地气温显著偏高,地表基本无积雪覆盖,地表还没有长出植被,一旦有冷空气入侵,就容易造成沙尘天气。
自从1990年代废除了苏联强加的集体牧场模式,实行“包产到户”后,蒙古国牧民生产积极性大增,存栏牲畜数量从2590万头增加到现在的7100多万头。
根据草原生态学的测算,大约每1公顷标准草场供养一头羊,草原常见动物都可以换算成为羊单位,一匹骆驼等于7个羊单位,一头马等于6个羊单位,一头牛等于5个羊单位。
总体来讲,蒙古国草原承载量都是6000万个羊单位左右。其实蒙古国的牲畜量早在2000年左右就已经超越了这个指标,到2019年的牲畜存栏数量更是超过1.1亿羊单位,环境承载量已经超标80%以上。
加上蒙古国矿产资源丰富,过去在苏联控制的经济贸易体系下,蒙古矿产只能出口给苏联和东欧国家,并且是以物易物贸易,这些矿产的价值得不到体现。
而自从蒙古国加入世界市场体系后,马上尝到出口的甜头,于是奉行“矿业立国”的政策,现在各种矿产资源采矿点达8000个以上,产量达到5000多万吨,由此每年导致的荒漠化面积也达到上百万亩。
在这种现代化的驱力下,蒙古国荒漠化越来越严重,72%的土地出现荒漠化,500多条河流断流、400多个湖泊干涸,全国草场面积减少了20%以上,尤其是环境最脆弱的中蒙边境地带,65%以上的草场都出现不同程度退化。随之而来的是极端天气增加,1960年代,蒙古国每年沙尘天气天数只有20天左右,到2010年代就增加到100多天;暴雪或极端干旱也是轮番登场。
前面我说过,沙尘暴随着强风能飞起来几百米甚至几千米高,而三北防护工程十几米的高度是远远不够的。
我国北方气象站点平均的沙尘暴天数从2001年的3.5天减少到了2017年的0.2天左右,减弱明显。虽然近几年沙尘暴又有所增强,如2021年我国北方发生了2次强沙尘暴,但全年的沙尘暴天数仍明显少于2000年至2002年的水平,近20年来沙尘暴活动仍为明显的减弱趋势。
三北防护林就是在划定的区域内,通过采取人工造林、飞机播种造林和封山育林育草等方法来治理当地的沙化土地。
该工程东起黑龙江宾县,西至新疆的乌孜别里山口,北抵北部边境南沿海和渭河、洮河,下游到喀喇昆仑山一县,范围覆盖新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河北、辽宁、吉林、黑龙江、北京和天津等13个省,总面积可达407万平方公里,占据中国陆地面积的42.4%。
除了上述的三北防护林,还有光伏发电(板上发电,板下种植)、草方格技术等等措施,包括大家在支付宝上玩的种树。
目前为止,除了将森林覆盖率提升了七个百分点以外,还成功治理了沙化土地34万平方公里,有效阻止了我国北方沙尘暴的灾害。经常在天气预报中听到华北一带经常刮沙尘暴和扬沙,如今几乎难觅它们的踪影,这便是三北防护林的功劳。世界上第一个消失的沙漠——大名鼎鼎的毛乌素沙漠,就是一个实例。
2019年,波士顿大学%联合NASA数据研究称:自2000年以来,地球新增了5%的绿化面积,相当于亚马逊雨林的大小,其中有25%都来自于中国。目前,我国森林总面积1.34亿公顷,占世界3.9%,位居世界第5位。全国人工林面积由改革开放初期的3.3亿亩扩大到现在的11.8亿亩,稳居世界首位。
但是你把沙漠化、沙尘暴、过度开垦这个问题放到国际视野中的话,你会发现这是一个随着国家经济和工业化而变化的过程。
干旱草原地区,占据了地球无冰雪覆盖陆地面积的28%。干旱草原地区的最主要土地利用方式是放牧。在工业化之前,全球干旱牧区的草食家畜都处于“秋肥-冬瘦-春死”的状态。属于看老天眼色吃饭的时候,一有什么天灾,比如旱灾或者雪灾,羊群数量就会受到重挫,然后再重新经历上面的循环。
而在早期工业化后,干旱区的牧民可以给家畜提供额外的水源和饲草,熨平了自然灾害的影响,实现了家畜头数长期繁荣,但是也不可避免的会超载过牧,触发大规模的荒漠化和沙尘暴,最后促进了国家和人民对干旱草原牧区的干预和治理。
比如,1888年横扫美国中西部干草原大暴风雪,冻死和饿死了美国牧民的上百万头牛,彻底终结了美国游牧的牛仔时代,促使美国牧用工业化初期的物质力量重构牧区生产。
美国牧民用铁丝网分割草原,运用农业机械种植牧草,开挖水渠和深水井,结束了脆弱的靠天养畜生产方式同时也终结了西部牛仔时代。美国中西部牧场区随后基本杜绝了自然灾害中牲畜的大量死亡,从此进入了三十年的畜牧业繁荣时期。
到了1920年,美国的一些学者发现美国中西部的草地已经因长期超载放牧而严重退化了。然而,他们早期的呼吁和环保实验,并没有唤起美国人民和政府的注意。直到1930年代,超载过牧和过度开垦诱发的大沙暴几乎摧毁了美国中西部的草原植被和畜牧业。
在严重的经济社会和环境危机迫使下,美国政府出台了1935年的泰勒放牧法案,并开始了长达40多年的草地恢复,到1978年的公共放牧地改良法案,才基本上完成了对中西部干旱牧区的生态治理。
也经历了1990年代后的草地退化,以及2003年之后的国家规模的草地治理,目前处于这一历史周期的收官阶段。
而蒙古国在过去10年,提升了畜牧业的抗灾能力,启动了牲畜头数的长期增长,其牲畜总头数从2010年的3000万头左右增长到2020年的7000万头左右,因此蒙古国仍处于这一历史周期的前期阶段。
这个历史周期是一个客观存在的规律,多个干旱区国家前赴后继的步入这个历史周期,反复出现超载过牧和草地沙化的环境问题。
因此,我们在善意关注蒙古国当前所面临环境危机的同时,更要在这一历史周期的终点回头看,检讨我国过去四十年草地治理中的经验得失。