東亞沙塵暴活動為何持續(xù)減弱？科學(xué)家最新研究揭開謎團

中國北方和蒙古國主要沙塵源區(qū)地表風(fēng)速、植被覆蓋、土壤濕度變化對近二十年地表起沙量減少的相對貢獻?！≈锌圃捍髿馑?供圖

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

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

中國科學(xué)院大氣物理研究所(中科院大氣所)22日發(fā)布消息說，該所科研人員與中外合作者最新開展的一項針對性研究發(fā)現(xiàn)，東亞沙塵暴活動持續(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。

這項沙塵暴活動變化及原因的重要研究成果，由中科院大氣所吳成來副研究員、林朝暉研究員聯(lián)合德國科隆大學(xué)邵亞平教授、美國德州農(nóng)工大學(xué)劉小紅教授、中國氣象局國家氣候中心李瑩高級工程師等共同完成。他們在中國“十二五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”上，利用團隊合作開發(fā)的風(fēng)蝕起沙模型(DuEM)，對2001-2017年東亞地表起沙通量進行模擬試驗，最新研究揭示出近20年來東亞沙塵暴活動減弱的原因，相關(guān)成果論文近日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》(Nature Communications)發(fā)表，模擬試驗數(shù)據(jù)也同時發(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介紹，沙塵暴是中國主要的災(zāi)害之一，對國民生產(chǎn)生活活動和身體健康都有重要影響。同時，沙塵氣溶膠作為地球系統(tǒng)的重要組成部分，對輻射、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，其實沙塵暴活動本身作為氣候環(huán)境變化的指示器，也是認(rèn)識地球系統(tǒng)演變的“一面鏡子”。

過去沙塵暴活動變化的原因是什么?其未來將如何變化?這些都是廣受關(guān)注的科學(xué)和社會問題。如果不厘清沙塵暴活動歷史變化的原因，將很難對其未來的變化趨勢做出準(zhǔn)確預(yù)測。

吳成來表示，過去中國很多學(xué)者對沙塵暴的歷史變化做了很多研究，這次研究是進一步進行定量化的分析，利用團隊開發(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2001-2017年東亞地表起沙通量進行估算，并通過考慮地表風(fēng)速、土壤濕度、植被覆蓋等單個因子變化的多組敏感性試驗間的對比，量化出地表風(fēng)速、土壤濕度、植被覆蓋等不同因子對2001-2017年東亞沙塵暴活動減弱趨勢的分別貢獻。

試驗結(jié)果表明，風(fēng)蝕起沙模型很好模擬出2001-2017年東亞沙塵暴頻次的年際變化和減弱趨勢：相比于2001年，2010-2017年東亞主要沙塵源區(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，貢獻分別占46%、30%、24%。由此可見，導(dǎo)致東亞沙塵暴活動持續(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。

此次研究進一步表明，氣象要素變化是導(dǎo)致近20年來東亞沙塵活動減弱的主要驅(qū)動因子：近年來的風(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)估未來沙塵活動的變化趨勢需要同時考慮這些要素的綜合影響。

論文共同通訊作者林朝暉指出，這項研究有助于深入理解和認(rèn)識近20年來東亞沙塵暴活動演變的原因及機制，同時也為未來沙塵變化趨勢的預(yù)估提供關(guān)鍵的線索。