大陆沙尘暴影响地区空气品质之监测与预报.doc

PAGE 1 ■ PAGE 421 ■ 物理雙月刊（廿三卷三期）2001年6月 大陸沙塵暴影響台灣地區空氣品質之監測與預報 楊之遠 一、前言 84年3月12日位於北部的基隆、宜蘭、汐止、瑞芳等地，在一場降雨後，車輛覆蓋著一層紅褐色泥粉，路旁積水也沉澱紅褐色泥漿，當地民眾曾懷疑是由附近電廠排放污染物所致。隨後環保署在幾位氣象與環工專家的協助研究下，發現該紅褐色泥雨係源自大陸地區沙塵長程傳輸所致，自此國內開始重視大陸沙塵對台灣地區空氣品質的影響。雖然大陸沙塵暴能嚴重影響台灣地區空氣品質的個案不多，但因來襲時可能造成台灣地區大範圍空氣中懸浮微粒濃度於短時間內大幅上升，因此環保署相當重視。由於近年來中國西北地區沙漠化情形日益嚴重，造成沙塵暴發生頻率升高及規模加大，未來台灣地區仍將可能陸續受到影響。 二、沙塵天氣的特性 沙塵天氣依其程度不同可分為沙塵暴、揚沙及沙塵天氣。沙塵暴是指強風從地面捲起大量沙塵，使空氣中漂浮大量揚沙、浮塵的災害性天氣現象，能見度低於1公里，強烈的沙塵暴可能使能見度小於50公尺，俗稱黑風。揚沙係因風力較大，將地面塵沙吹起，使空氣相當渾濁，能見度約為1至10公里。浮塵天氣則是指在無風或風力較小的情形下，塵土或細沙均勻的浮游在空中，使能見度小於10公里，浮游的塵土和細沙則多由於遠地沙塵暴或揚沙後經高空氣流傳輸而來，或本地出現沙塵暴或揚沙，塵沙等細粒浮游空中而形成(李，2000；沈，2001)。大陸沙塵暴多發生於中國西北乾旱、半乾旱地區和華北地區各大沙漠、裸露地和開墾的農田等，四大沙塵源區以甘肅河西走廊和內蒙古阿拉善盟地區為首，其餘包括內蒙中部農牧交錯帶及草原區、塔克拉瑪干沙漠、蒙陜寧長城沿線旱作農業區。沙塵暴發生的條件為地表性質土質鬆軟、乾燥、無植被或草木生長及沒有積雪；配合的氣象條件為強烈的地面風、垂直不穩定的氣象條件及沒有降雨降雪天氣現象。從冬末到春季為沙塵暴發生的主要季節，其中又以2月至4月發生頻率最高，占全年的60%以上。 三、大陸沙塵暴發生頻率增加 根據統計指出，大陸沙塵暴在50年代發生5次，60年代發生8次，70年代發生13次，80年代發生14次，90年代發生23次，到了2000年一年即有12次。形成沙塵暴的條件包括沙塵來源、強風及乾旱少雨的氣候。因此，導致大陸沙塵暴發生與全球氣候變遷有關。中國北方因為氣候的乾暖化結果強風次數增加、雨量減少且分布不平均，使土壤日漸乾燥極易被風暴吹起。然而沙塵暴發生頻率、規模及強度日益增加的原因也來自人為破壞導致土地荒漠化。大陸沙漠化土地面積在50、60年代每年擴展1560 km2，70年代每年擴展2100km2，近20年來每年擴展約2460 km2。根據中國科學院研究指出，過度農墾導致土地退化佔沙漠化面積25.4%；過度放牧佔28.3%；過度樵採佔31.8%；水資源利用不當及工礦建設破壞佔9%；單純因風力作用造成的沙丘前移僅佔5.5%(金，2001)。例如內蒙產髮菜，每採1斤髮菜就要破壞一公頃的土地植被，在大陸禁採髮菜前，每年約有10萬人湧進內蒙阿拉善盟採髮菜，破壞了大面積草原因。又如寧夏地區種植和挖採甘草，1公斤甘草要挖土1至2平方米，深度約60公分；而當春季來臨時，農民因耕種翻動土壤，可以讓風蝕力增加100倍；此外，濫墾亂伐導致地表荒蕪以及中國北方大部分草場過度放牧，甚至超過300%承載能力等，都使得導致沙塵暴天氣的物質來源越來越豐富。由此可見人為破壞使得地表植覆被破壞，導致沙漠和荒漠化土地擴大，是沙塵暴天氣頻頻發生的主因之一。 四、沙塵暴的傳輸 沙塵暴發生後，顆粒較大的粒子大多影響源地或鄰近地區後即沈降到地面，顆粒較小的粒子可以向上傳送到850-700百帕高空，相當於1000公尺至3000公尺，再藉由西風帶的氣流向東傳送(Chung, 1996)。在傳送的過程中，部分沙塵因擴散或稀釋，使得沙塵隨傳送的距離愈遠濃度愈低；部分則因傳送過程中，受到沉降或降雨(雪)的沖刷效應而到達地面。大陸沙塵暴發生後，除影響到大陸本地，主要向東影響日本 (Fan et al., 1996；Zhou, 1996)、韓國(Chung, 1992；Chung, 1996)、北太平洋(Duce, 1980)、夏威夷(Parrington, 1983) ，並可遠達加拿大及美國西岸；往南可影響到台灣、香港，甚至達菲律賓，影響範圍相當遼闊。韓國古書甚至早在西元479年及700年即有大陸沙塵侵襲的記載(Chung, 1992)。沙塵暴向外傳送到數千公里外的其它地區後，多為影響當地能見度及造成大氣中懸浮微粒增加。韓國1993年受沙塵侵襲時空氣中總懸浮微粒高於平日3倍(Chung, 1996)，能見度低於1公里，大氣中總懸浮微粒(TSP)濃度高達1105μg/m。由於台灣地區僅位於大陸沙塵影響邊緣地區，因