沙尘暴与雾霾

2021 年春季，蒙古国爆发一场大规模沙尘暴，强劲的气流将大量沙尘带往中国北方，导致北京、内蒙古等地的天空迅速变为橙黄色，能见度骤降至数百米，空气中 PM10 浓度飙升至远超正常标准的极值。随后，这股沙尘还经由高空气流越过黄海，影响到韩国、日本等东亚国家，在多个城市留下独特的黄色尘土痕迹。与此同时，在没有大风和显著降水的大气条件下，冬季的华北地区频繁出现雾霾，空气质量指数屡创新高，许多居民整日难见蓝天，呼吸道健康受到极大考验。

沙尘暴与雾霾，作为两种让人印象深刻的空气污染现象，不仅在外观和感受上截然不同，背后的起因、主导粒径、影响机制以及与气象条件的关系也大相径庭。沙尘暴主要由自然界的粗颗粒物在特定气象条件下被风力激起和运输，短期内能对能见度和呼吸健康造成冲击。雾霾则是大量细颗粒物（如 PM2.5）在大气静稳、湿度较高、扩散条件不利的时候不断积聚，并对人体健康和环境造成更持久的威胁。

有趣的是，这两种现象在大气中还可能出现一定的相互作用——沙尘暴期间部分细颗粒物会被较大沙尘颗粒“捕捉”，使得 PM2.5 浓度暂时下降，但整体空气质量并未根本改善，只是污染形式发生了转变。理解这些复杂的空气事件，需要从气象学和环境科学的角度综合分析风力、大气层结、湿度和人类活动等多种因素的共同作用。

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沙尘暴

沙尘暴本质上是一个典型的物理过程：强劲的风力将地面松散的沙土颗粒吹扬至空中，使它们大规模悬浮在大气中，并随气流远距离传播，形成独特的天气现象。一次典型的沙尘暴往往席卷千里，从源头出发迅速影响下风向大范围区域，短时间内改变天空颜色和空气质量。其形成需要三个关键条件同时具备：

一、充足的地面沙土来源

沙尘暴的发生离不开丰富的沙土颗粒。中国北方以及蒙古国高原广泛分布着干旱和半干旱地区，这些区域多年降水稀少，地表植被稀疏、覆盖度低，土壤极易裸露。冬春季节尤为重要：随着冬季结束，积雪消融，地表水分迅速蒸发，表层土壤含水量大幅下降，颗粒间的黏结力变弱，大量沙土变得松动。一旦有风即可被轻易扬起。此外，人类的过度放牧、开垦等活动也会加剧地表裸露，增加起沙的风险。

二、足够强劲的近地面风力

只有当地面风速达到一定阈值时，沙土颗粒才能克服重力和颗粒间的吸附力而被扬起。一般而言，风速达到 5—8 米/秒（相当于 3—4 级风以上），就会引发土壤颗粒起动；而当风速接近或超过“起沙风速”（8—10 米/秒，不低于 5 级-6 级风），就能大范围掀起沙尘并形成沙尘暴。春季是北方大陆气温迅速上升、气压梯度明显、大风天气集中的时段，也是历史上沙尘暴高发的主要季节。有时，强对流冷空气南下或强烈气旋影响，更易带来猛烈大风，为沙尘暴的爆发创造条件。

三、有利的大气层结结构

如果想让沙尘暴“卷土重来”、远距离传播，并影响下风向成百上千公里，单靠风还不够，还需要大气垂直层结不稳定，对流活动突出。此时，大气中形成大量向上气流，将地面的沙尘带入高空，借助中高空风场输运到遥远的地区。反之，如果大气层结稳定，特别是出现逆温层，空气上下交换受限，沙尘难以抬升至高空，往往局部沉降，活动范围就会被限制在较小的区域。

下方总结了沙尘暴的等级及其主要特征，便于区分不同强度的沙尘天气：

沙尘暴中的颗粒以 PM10 以上的粗颗粒为主（PM10，指直径小于或等于 10 微米的可吸入颗粒物），这些颗粒重量较大，因此在大气中的沉降速度也较快，通常 1—3 天过后，大部分沙尘会降回地面。但在沙尘暴高发期，仅仅几小时内大气中的 PM10 浓度就可能迅速飙升到平时的数十倍，严重影响呼吸道健康，尤其对儿童、老人和本身有哮喘、慢性肺病等呼吸系统基础疾病的人群威胁最大。沙尘暴也会造成交通受阻、电力设备损害以及农作物生产等多方面的不利影响，是北方春季最具灾害性的天气现象之一。

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雾霾

雾霾的成因与沙尘截然不同。沙尘暴依赖的是强劲的风力，能把粗大的沙尘颗粒扬起至空中，而雾霾则“偏爱”无风的环境——越是风小、空气越静稳，雾霾越容易发生和加重。

雾霾的核心污染成分是 PM2.5，指直径小于 2.5 微米的细颗粒物。PM2.5 颗粒来源十分广泛，包括工厂燃煤、机动车尾气、建筑和道路扬尘、农业秸秆焚烧等多种人类活动。这些颗粒物可以直接排放进入大气，也可能通过化学反应由气态污染物（如二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等）转化形成。正常天气条件下，空气流动和降水能够不断把这些污染物带走，使其浓度难以累积。但遇到“静稳”或“逆温”天气，大气扩散条件极差，污染物不断在低空堆积和反应，便形成了雾霾。

除此之外，冬季取暖燃煤的排放、城市化导致的热岛效应等，也会对雾霾发生有叠加作用。“静稳天气”有几个典型的气象特征：

另外，城市热岛效应会导致局部的下沉气流，对雾霾的加重也有一定影响。

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气象条件对空气质量的决定性作用

虽然某一地区的大气污染物排放量在短期内通常维持在一个较为稳定的水平，但我们常常会发现，空气质量却能够在极短的时间内出现剧烈波动——有时刚刚还是“优”，转眼就可能变成“严重污染”。这种快速变化的背后，最核心的驱动因素其实是气象条件的变化，而不是排放本身。气象环境决定了污染物在大气中的扩散、稀释、沉降和积聚的过程，是影响空气质量的最直接“调控阀”。

一般来说，以下几个关键气象要素会显著影响污染物的扩散与积累程度：

这些要素互相之间往往并不是孤立发生的：例如低风速时常常伴随着逆温层和混合层高度降低，大气层结稳定，扩散和垂直交换都受到抑制，污染物自然极易在低空积聚。

以华北平原为例，其冬季的地理和气象条件极为不利于污染物扩散。首先，北侧的太行山和燕山山脉形成天然屏障，限制了西北方向冷空气和扩散风的有效南下。东南方则濒临渤海和黄海，但冬季由于海陆温差不大，海风较弱，难以形成大范围的清洁气流。

与此同时，冬天的华北大气层结异常稳定，逆温现象频繁出现，导致近地面冷空气被上层暖空气“压住”，空气上下翻动减弱，垂直混合层高度降低，污染难以扩散。再加上冬季取暖带来的排放量本就偏高，导致一旦出现上述恶劣气象条件，短时间内空气质量会显著恶化，雾霾爆发频率和强度大增。

正因为气象对空气质量的这种关键调控作用，现代大气污染预警和治理体系中，气象预报和监测已经成为不可或缺的一环。只有充分理解和利用气象条件，才能更科学地把握污染发生的“天窗期”，从而精准调控、有效应对。

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沙尘与雾霾的相互关系

虽然沙尘和雾霾在外观、成因和主要粒径等方面差异显著，但它们之间其实存在复杂且有趣的相互影响机制。大多数人印象中，沙尘暴意味着黄沙弥漫、PM10 浓度暴增，而雾霾则是天空灰白、PM2.5 持续高企。事实上，当两者叠加或接续发生时，空气中的颗粒物成分和分布会发生动态变化，对环境和健康都带来新的挑战。

例如，沙尘暴过境之后，监测数据显示不少城市的 PM2.5 浓度会出现短暂下降。这并不是某种“天赐净化”，而是因为大颗粒的沙尘在降落过程中，会捕获或吸附部分 PM2.5 细颗粒物，将它们一同带到地面，从而达到一定的物理清除效果。此外，沙尘暴往往伴随大风，有利于稀释和输送部分本地污染物，使短时间内空气能见度甚至有所提升。

然而，这种“清除”带来的只是数字表象的改善，实际上却以 PM10 短时极端超标为代价，对人体健康仍然构成威胁，主要体现在：

对呼吸系统的强烈影响：

• 高浓度大颗粒物（PM10）环境会对儿童、老人、呼吸系统疾病患者造成更大危险，短期暴露同样不可小觑。

沙尘颗粒的化学影响：

• 沙尘中常含有碳酸钙、氧化镁等碱性成分，可与大气中的酸性气体（如二氧化硫、氮氧化物）发生反应，在颗粒表面生成硫酸盐、硝酸盐等二次污染物。
• 这些二次产物粒径较小，可能重新成为 PM2.5 的来源，导致“雾霾化”。

因此，沙尘与雾霾之间的关系并非简单的互相抵消，反而可能在特定条件下互相转化、交错影响。要有效应对和治理，必须深入理解它们在气象、物理和化学层面的耦合机制，综合采取预警、监测与长期生态修复等多种举措。

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案例分析：2021 年春季蒙古沙尘事件

2021 年 3 月 14—16 日，蒙古国遭遇极端沙尘暴，强烈的西北风席卷南戈壁省，造成超过 500 人失联，最终确认有数十人遇难，数千头牲畜死亡，大片基础设施也遭受毁坏。这是蒙古国数十年来最严重的“黑风暴”之一，从卫星云图可见巨大沙尘带横跨整个蒙古高原，场面极为震撼。

这场沙尘暴在气流推动下向东南方向高速移动，于 3 月 15 日上午抵达北京，造成北京地区 PM10 浓度峰值一度飙升至 8000 微克/立方米（平日标准约为 150 微克/立方米），能见度大幅下降，天空呈现前所未有的橙红色景象。不仅如此，这一极端天气还波及内蒙古、天津、河北、辽宁等多地，相关话题迅速冲上全国乃至国际社交媒体热搜，成为年度关注的环境事件。

此次事件的成因，除极端天气外，也暴露出一个长期存在的生态问题：蒙古国南部和中国北方草原的退化与荒漠化。过度放牧、气候变暖和土地管理不善导致地表植被覆盖率降低，裸露地表面积持续扩大，为沙尘的产生和远距离输送提供了“燃料”。因此，沙尘源区的“供应量”有增无减，这不仅困扰着蒙古国、中国北方，还影响着整个东北亚。

事件也凸显了跨国生态治理的重要性。中蒙两国以及韩国、日本等东北亚国家在防沙治沙、生态修复等领域的合作，已经不仅仅是单纯的环保议题，更关乎区域气候安全和人居健康。未来，只有加强区域协作，推进植被恢复与可持续土地管理，才能从源头上减少类似灾害发生的频率和强度。