沙塵暴，給地球降溫的“制冷劑”

沙塵暴，給地球降溫的“制冷劑”

3月20日，受強冷空氣影響，新疆迎來了今年以來首次沙塵天氣。這也是中國今年出現的第一次沙塵天氣，出現時間為2000年以來最晚。3月21日，甘肅玉門遭遇今年首場沙塵天氣，同時伴有雨夾雪。3月22日，內蒙古阿拉善盟出現大范圍沙塵天氣……

沙塵暴是世界公認的災害天氣，在我國，經常出現在西北地區和華北北部地區的春季，給人們正常的生活工作帶來難以預計的損失。但是，沙塵天氣真的有百害而無一利嗎？

有研究表明，沙塵天氣的危害雖然甚多，但沙塵暴的過程也是自然生態系所不能或缺的部分。沙塵暴是地球為了應對環境變遷的一種癥候，普通的風無法把內陸的塵埃吹到遙遠的地方，沙塵暴卻能把細小卻包含養分的塵土攜上3000米高空，穿越大洋，再播種一般把它們撒下來。

除此之外，對于人們日益關注的全球氣候變暖問題，沙塵天氣往往也會起到意想不到的作用，甚至具有積極的環保作用。有研究氣候變化的專家認為，全球氣溫上升的幅度一直遠低于科學家根據二氧化碳濃度上升所預測的溫度值，因為地球系統可能存在著極其復雜的反饋機制，沙塵作為大氣中的微粒（氣溶膠），因能大量反射掉入射地球的太陽輻射，中和地球因溫室效應增強導致的全球變暖升溫值的大約20%。沙塵可能就是一種與二氧化碳增溫相對立的非常重要的“制冷劑”。

然而，沙塵暴是如何給地球降溫的？

“陽傘效應”和“鐵離子說”

科學家把懸浮在空氣中、直徑在1微米-100微米左右的固體、液體微粒叫做“氣溶膠”，沙塵暴攜帶的沙塵是氣溶膠重要的組成部分。

沙塵氣溶膠通過三種途徑對地球氣候產生重要影響。首先，它像一把陽傘阻擋太陽輻射進入地球表面，也就是所謂的“陽傘效應”。其次，沙塵粒子還可以作為云凝結核，影響云的形成、輻射特性和降水，產生間接的氣候效應，被稱為“冰核效應”。

另外，最受科學家關注的是“鐵肥料效應”，即“鐵假說”——在海洋中增加鐵可使浮游生物增加，并消耗大量的二氧化碳，使大氣中的二氧化碳濃度降低，進而降低全球的溫度，而鐵則來源于大陸的沙塵。

以亞洲為例，每年亞洲沙塵暴攜帶大量沙塵沉降到太平洋，沙塵暴攜帶的沙塵中包含豐富的鐵離子，已研究證明，鐵是許多海洋表層浮游生物生長的限制性因素，因此沙塵暴為太平洋海區海洋生物提供了更多的營養物，大大提高海洋生物的生產力。海洋中藻類吸收二氧化碳進行光合作用，藻類光合作用提高，則對二氧化碳吸收轉化增多，減少了大氣中二氧化碳含量，因而有降低氣溫作用。

還有研究表明非洲撒哈拉沙漠的沙塵暴能將沙塵傳送到中南美雨林地區，并為中南美雨林生長提供營養成分，提高中南美雨林對二氧化碳吸收轉化能力，有降低氣溫作用。

最近一個時期，科學家對極地冰芯中沙塵、溫度、二氧化碳濃度及海洋原始生產力的古氣候記錄進行對比分析，發現在地球系統中存在“低二氧化碳濃度-高粉塵”和“高二氧化碳濃度-低粉塵”兩種狀態，這表明粉塵與二氧化碳濃度之間存在著某種相互交錯的機制。提出了“沙塵-二氧化碳濃度-氣候”的反饋理論，認為沙塵既是氣候的產物，又對氣候起著控制作用。

有人通過對2001年4月中亞強沙塵暴過程在中國、韓國、日本和北美大陸地面粉塵觀測與同期北太平洋海洋生物觀測事實，推測出平均一年只需要10-15次左右的強沙塵暴過程，就可基本滿足北太平洋海洋浮游生物所需要的各種營養物質。

因此，面對氣候變暖，增加海洋中的沙塵含量，可以有效地抵消二氧化碳濃度上升所引起的增溫。

凈化空氣、緩解酸雨

沙塵暴除了能減緩全球變暖、促進海洋生物生長繁殖，還有凈化空氣、緩解酸雨等環保功能。

煤炭作為我國的主要能源，燃燒過程中產生大量二氧化硫、氮氧化物等酸性污染物，這些物質溶于雨雪形成酸雨。我國南北方的工業酸性污染物排放程度大致相當，但酸雨卻主要出現于長江以南，北方只有零星分布，這是因為北方常有沙塵天氣，來自沙漠的沙塵和當地土壤都偏堿性，其中的硅酸鹽和碳酸鹽富含鈣等堿性陽離子，能夠中和大氣中的絕大部分酸性污染物，避免酸雨形成。

我們的近鄰日本，原來認為沙塵暴影響了他們的環境，但最近卻轉變了態度，認為沙塵暴是自然的恩賜，因為沙塵暴抑制了日本的酸雨。

沙塵暴凈化空氣也是同樣的原理。黃沙彌漫的沙塵天氣過后，天空是最潔凈、最晴朗的，因為沙塵里的氣溶膠和堿性粒子含量較高，沙塵在降落過程中可以黏附、吸收工業煙塵和汽車尾氣中的氮氧化物、二氧化硫等物質，具有一定的酸堿中和作用，可以有效地過濾空氣，改善空氣質量。

兩面性的沙塵天氣

其實，沙塵暴像任何自然過程一樣，對人類的影響也具有兩面性。科學家說，如果將沙塵暴納入到復雜的地球系統中，沙塵暴所起的作用就不簡單。如我國的黃土高原就是古代千萬年沙塵暴的產物，其疏松的土質和處于季風雨區的自然特征，為古人利用木棍等極為原始的工具開發農業提供了最基本的自然條件。偉大的黃河文明發源于黃土高原，在很大程度上就是沙塵暴給予人類的恩賜。再比如北太平洋上最璀璨的明珠——夏威夷，也是由于沙塵氣溶膠可以進行遠程傳輸和沉積造就的。因為造就夏威夷最初的養料就是來自遙遠的歐亞大陸內部的沙塵暴。

同時更重要的是，如果沒有沙塵氣溶膠攜帶來的沙塵供應海洋生物所需要的各種物質，其中一環就會斷裂，整個海洋生態系統就將改變，從而引起全球氣候的急劇變化。因此，沙塵暴揚起的粉塵成為與二氧化碳增溫相對應的地球“制冷劑”，并成為研究全球物質循環及氣候變化中的關鍵環節之一。

（本刊記者張子琦綜合整理）