東亞沙塵暴活動(dòng)為何持續(xù)減弱？科學(xué)家最新研究揭開(kāi)謎團(tuán)

中國(guó)北方和蒙古國(guó)主要沙塵源區(qū)地表風(fēng)速、植被覆蓋、土壤濕度變化對(duì)近二十年地表起沙量減少的相對(duì)貢獻(xiàn)。　中科院大氣所 供圖

中新網(wǎng)北京11月22日電 (記者 孫自法)近幾十年來(lái)，東亞沙塵暴活動(dòng)整體上呈減弱的趨勢(shì)，特別是經(jīng)歷本世紀(jì)初沙塵暴活動(dòng)較為活躍的時(shí)期之后，近20年來(lái)沙塵暴活動(dòng)持續(xù)減弱。這是什么原因?qū)е碌?對(duì)未來(lái)有何影響?

中國(guó)北方和蒙古國(guó)主要沙塵源區(qū)模擬的地表起沙通量(品紅線)與站點(diǎn)觀測(cè)的沙塵暴天數(shù)(黑線)的對(duì)比?！≈锌圃捍髿馑?供圖

中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所(中科院大氣所)22日發(fā)布消息說(shuō)，該所科研人員與中外合作者最新開(kāi)展的一項(xiàng)針對(duì)性研究發(fā)現(xiàn)，東亞沙塵暴活動(dòng)持續(xù)減弱主要關(guān)聯(lián)地表風(fēng)速、植被覆蓋、土壤濕度三大因素，其中，地表風(fēng)速減弱起主導(dǎo)作用，植被覆蓋增加和土壤變濕也發(fā)揮關(guān)鍵作用。

這項(xiàng)沙塵暴活動(dòng)變化及原因的重要研究成果，由中科院大氣所吳成來(lái)副研究員、林朝暉研究員聯(lián)合德國(guó)科隆大學(xué)邵亞平教授、美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)劉小紅教授、中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心李瑩高級(jí)工程師等共同完成。他們?cè)谥袊?guó)“十二五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”上，利用團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)的風(fēng)蝕起沙模型(DuEM)，對(duì)2001-2017年?yáng)|亞地表起沙通量進(jìn)行模擬試驗(yàn)，最新研究揭示出近20年來(lái)東亞沙塵暴活動(dòng)減弱的原因，相關(guān)成果論文近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》(Nature Communications)發(fā)表，模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)也同時(shí)發(fā)表于《科學(xué)數(shù)據(jù)銀行》(Science Data Bank)上，供全球?qū)W者下載使用。

據(jù)論文第一作者和共同通訊作者吳成來(lái)介紹，沙塵暴是中國(guó)主要的災(zāi)害之一，對(duì)國(guó)民生產(chǎn)生活活動(dòng)和身體健康都有重要影響。同時(shí)，沙塵氣溶膠作為地球系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)輻射、冰云、風(fēng)塵堆積和海洋碳循環(huán)均有重要作用。除了沙塵暴的這些影響和效應(yīng)需要關(guān)注外，其實(shí)沙塵暴活動(dòng)本身作為氣候環(huán)境變化的指示器，也是認(rèn)識(shí)地球系統(tǒng)演變的“一面鏡子”。

過(guò)去沙塵暴活動(dòng)變化的原因是什么?其未來(lái)將如何變化?這些都是廣受關(guān)注的科學(xué)和社會(huì)問(wèn)題。如果不厘清沙塵暴活動(dòng)歷史變化的原因，將很難對(duì)其未來(lái)的變化趨勢(shì)做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

吳成來(lái)表示，過(guò)去中國(guó)很多學(xué)者對(duì)沙塵暴的歷史變化做了很多研究，這次研究是進(jìn)一步進(jìn)行定量化的分析，利用團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的模型，輸入最新的氣象數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感等資料，對(duì)2001-2017年?yáng)|亞地表起沙通量進(jìn)行估算，并通過(guò)考慮地表風(fēng)速、土壤濕度、植被覆蓋等單個(gè)因子變化的多組敏感性試驗(yàn)間的對(duì)比，量化出地表風(fēng)速、土壤濕度、植被覆蓋等不同因子對(duì)2001-2017年?yáng)|亞沙塵暴活動(dòng)減弱趨勢(shì)的分別貢獻(xiàn)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，風(fēng)蝕起沙模型很好模擬出2001-2017年?yáng)|亞沙塵暴頻次的年際變化和減弱趨勢(shì)：相比于2001年，2010-2017年?yáng)|亞主要沙塵源區(qū)(北緯35-49度，東經(jīng)94-126.5度)的起沙量從3.08億噸/年減少到2.02億噸/年，減弱明顯;從變化的原因來(lái)看，沙塵源區(qū)上地表風(fēng)速減弱、植被覆蓋增加、土壤變濕均起到重要作用，貢獻(xiàn)分別占46%、30%、24%。由此可見(jiàn)，導(dǎo)致東亞沙塵暴活動(dòng)持續(xù)減弱的因素中，地表風(fēng)速減弱起主導(dǎo)作用，而植被覆蓋增加和土壤變濕也有關(guān)鍵作用。

此次研究進(jìn)一步表明，氣象要素變化是導(dǎo)致近20年來(lái)東亞沙塵活動(dòng)減弱的主要驅(qū)動(dòng)因子：近年來(lái)的風(fēng)速減弱可能與全球變暖、氣候系統(tǒng)年代際變化有關(guān);植被覆蓋增加則與地表氣溫增加、生態(tài)恢復(fù)工程等緊密相關(guān);而土壤變濕可能與降水的變化有關(guān)，但其原因更為復(fù)雜。因此，預(yù)估未來(lái)沙塵活動(dòng)的變化趨勢(shì)需要同時(shí)考慮這些要素的綜合影響。

論文共同通訊作者林朝暉指出，這項(xiàng)研究有助于深入理解和認(rèn)識(shí)近20年來(lái)東亞沙塵暴活動(dòng)演變的原因及機(jī)制，同時(shí)也為未來(lái)沙塵變化趨勢(shì)的預(yù)估提供關(guān)鍵的線索。