研究概述

沙尘暴是一种灾害性天气现象，全球每年大约有 20 亿t的沙尘排放到大气中，包括自然和人为因素造成。世界气象组织（WMO）从2017年开始每年发布《大气浮尘公报》，介绍自2016年以来每年全球沙尘变化。全球变暖对沙尘暴的发生和变化有什么影响，是公众关心的问题，本文综述观测到的沙尘暴的变化特征和未来在全球变暖的背景下对沙尘暴变化的预估与展望。

1沙尘暴简介

沙尘天气是指沙粒和尘土悬浮空中，使空气浑浊、能见度降低的天气现象。依据沙尘天气发生时的水平能见度，并且参考风力大小划分沙尘天气等级，即浮尘、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴、特强沙尘暴5个等级。沙尘暴（sand and dust storm）是指强风从地面卷起大量沙尘，造成水平能见度<1 km="">沙暴（sand storm）和尘暴（dust storm），前者由大风把大量沙粒刮入近地层形成，后者则是大风把大量尘埃及其他细颗粒物刮入高空形成。一般有强风的季节容易发生沙尘暴。

沙尘暴产生的原因有自然因素（包括自然、物理、环境、气象等因素）和人为因素。主要的自然原因是有利于产生大风或强风的天气形势，有利的沙、尘源地分布，有利的温度（暖）和湿度（干）条件和有利的空气不稳定条件。人为因素如人为过度放牧、滥伐森林破坏植被、开采工矿业与交通建设，从而扰动地面结构，形成大面积沙漠化土地，直接加速了沙尘暴的形成和发育。

全球沙尘暴多发生于沙漠及邻近的干旱、半干旱地区。目前全球陆地面积的1/4遭到沙漠化的危害。世界上共有四大沙尘暴多发区：北美（美国西部和墨西哥北部）、中非（主要在撒哈拉和萨赫勒地区至阿拉伯沙漠和叙利亚沙漠）、中亚和蒙古与中国西北部以及澳洲（尤其中部和西部），它们都是沙化严重的地区，以下对沙尘暴多发区简称北美、中非、中亚和澳洲。

2观测到沙尘暴的变化

直接观测到的多年沙尘暴的变化的研究较少，与沙尘暴有关的气象因素如气旋活动、风速、气温、降水量和土壤湿度的多年变化的观测研究较多。观测到近30年由于全球变暖，中纬度气旋活动有向极地方向移动的趋势，因此中纬度的风速特别是大风的强度有减弱的趋势并且大风日数有减少的趋势，致使沙尘暴有减少的趋势。另一方面，全球变暖下干旱和半干旱地区变暖明显，地面蒸发加剧，地面干燥，地面沙尘容易被大风卷起，造成沙尘暴加剧。第三，全球变暖，有些地区降水增加，土壤湿度增加，绿化改善，因此不利于大风卷起地面沙尘；而有些地区降水减少，土壤湿度减小，从而有利于大风卷起地面沙尘。因此，全球变暖对沙尘暴的影响是复杂的。

沙尘暴变化特征随不同地区而改变。例如观测到的中国特强沙尘暴活动在20世纪下半叶呈急速上升趋势，50年代共发生过5次，60年代8次，70年代13次，80年代14次，90年代23次，这与沙化面积增加有关。但是近20余年（2000—2022年）观测中国沙尘暴次数有明显减小趋势，从21世纪初期10次左右，到近5年每年低于5次，这与全球变暖下，中国北方大风日数减少、强度减弱，绿化植被转好以及土壤湿度增加有关。

蒙古国气象站记录的数据显示，1940—2015年间，全国年平均气温增加了2.24℃，约是全球平均增幅的两倍。而在过去80年中，蒙古国的年降水量减少7%~8%，导致全国干旱程度加剧。近十年来，蒙古国内戈壁地带一年中发生的沙尘暴次数，比20世纪60年代增加了4倍。除气候变化造成的影响外，人类的不合理经济活动如过度放牧与采矿也加速了蒙古国的土地荒漠化。

根据WMO的报告以及美国宇航局和大气海洋局给出的数据，全球大规模的沙漠化集中出现在非洲。由于全球变暖，干旱和人口增长，中非沙尘暴的发生频率在增加并且强度加强，近些年的沙尘暴灾害严重。例如2020年6月，来自撒哈拉沙漠的跨洋强沙尘暴影响加勒比海地区和美国中西部，此次沙尘暴被认为是50年来最强的沙尘灾害。又如2021年2月撒哈拉沙漠中的两次沙暴，导致临近地区空气质量差，并且造成欧洲山地积雪覆盖沙尘。2000—2020年，由于干旱频繁和农田面积扩大，美国西部沙尘天气增加。澳大利亚陆地75%属于干旱和半干旱地区，沙尘暴多发，平均每年5次；近期东部地区的干旱已经持续了13年，澳大利亚首都悉尼在2022年9月下旬迎来了一次特强的沙尘暴。2023年发生的沙尘暴更引起公众注意：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；3月13日强沙尘暴和暴风雪袭击了蒙古国大部分地区，沙尘继续南下，影响东亚，中国、日本、韩国空气质量指数极差；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强沙尘暴天气 。

3预估未来沙尘暴的变化

直接研究未来沙尘暴变化的年际预测和多年预估很少，一般从预估未来与沙尘暴有关的气象要素如温度、风速、降水、土壤湿度，以及植被、森林和绿化的状况，可以间接得到相应的沙尘暴的可能变化。

利用地球系统模式CMIP5和CMIP6，考虑人类排放情景如典型浓度路径 RCPs（RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0, RCP8.5）和共享社会经济路径SSPs（SSP1-1.9,SSP1-2.6,SSP2-4.5,SSP3-7.0，SSP5-8.5），运行模式100年，做出各种要素未来变化的预测和预估。

利用地球系统模式CMIP6（大约40个模式）考虑共享社会经济路径SSPs，预估一些与沙尘暴有关的气象要素如温度、降水、风速和土壤湿度在未来近期和长期的变化。

利用CMIP6多模式考虑在多种排放情景下，相对于1850—1900年全球增暖水平分别为1.5℃，2.0℃和4.0℃时，沙尘暴多发区的温度、降水和土壤湿度的变化以及干旱区10年一遇农业生态干旱次数的变化。当全球增暖水平为1.5℃时，沙尘暴多发区增暖高于全球水平，降水增加，土壤湿度北美和澳洲变干，其他地区变湿，10年一遇的干旱次数稍增加；随着全球增暖水平的增加，这些气象要素的变化更明显。

利用多种地球系统模式考虑多种排放情景（如RCP4.5,SSP2-4.5,SRES A1B或 RCP6.0,RCP8.5,SSP3-7.0,SSP5-8.5,SRES A2），综合给出相对于1960—2014年全球增暖水平为2℃（大约相当于2050年）时，沙尘暴多发区一些气象要素的变化，其中，北美、中非和中亚将变得更热、稍湿、强降水增加（高信度或中信度），澳洲则将变得更热（高信度）、稍干（中信度）；多数地区风速可能减小（中高信度），澳洲和北美沙尘暴将可能增加（中信度）。

综上所述，未来预估由于全球变暖，与沙尘暴有关的气象因素随多发区的不同而改变，一致预估多发区将明显增暖，可信度很高；风速有可能减小；降水和土壤湿度不同多发区预估结果不一致，可信度也较低。随着全球增暖的水平增加和时间的推移，这些变化将更加明显，但其对沙尘暴的发生频率和强度的影响很复杂。

4展望

全球变暖背景下，受多种因素影响的沙尘暴未来的长期变化是复杂的。一种可能情况是，全球变暖，沙尘暴多发区更明显增暖，蒸发明显，如果降水减少，土壤湿度会变干，则有利于沙尘暴更多的发生。另一种可能情况是，全球变暖，温带气旋活动有北移的趋势，沙尘暴多发区大风强度减小和日数减少，则沙尘暴次数可能减少且强度可能减弱。因此要注意不同沙尘暴地区各种气象要素未来的变化特点。

沙尘暴严重影响人类健康和建筑交通、经济及社会生活，因此做好沙尘暴的预测和预估，以及防治干旱荒漠化，是应对沙尘暴的重要举措。荒漠化是影响人类生存和发展的全球性重大生态问题。WMO在2007年创建了沙尘暴国际预警咨询系统来帮助其成员国提升沙尘暴预报、预警能力。全球需要重视的是：

✔提高对沙尘暴及相关因素如温度、降水、风速、土壤湿度等的短期（小时到日）、中期（周到月）和长期（季到年）以及超长期（多年到几十年）的观测与预测和预估能力，从而尽早给出预警、服务和防护，提高能力建设；

✔加强沙尘暴起沙源地的治理；

✔防治荒漠化，继续执行《联合国防治荒漠化公约》；

✔种植防护林等措施，注重防灾减灾；

✔多学科共同治理，进行风险评估、监测预警、信息传播和应急响应以及教育与培训。近20年中国很重视对荒漠化的治理，加强荒漠化综合防治和推进“三北”等重点生态工程建设。如果更多的国家和地区都行动起来，对沙尘暴的预测和防治将会起到更大的作用。

赵宗慈，罗勇，黄建斌. 全球变暖与沙尘暴. 气候变化研究进展, 2023, 19 (4). DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2023.149