近幾年來,「沙塵暴」在臺灣開始受到相當廣泛的注意,每年春季當沙塵暴來襲之消息經媒體報導後,均受到民眾普遍重視,甚至造成恐慌,但許多人好奇台灣頂多是「沙塵天氣」,和印象中的沙塵「暴」有些差距,到底為何會這樣呢?
沙塵暴是強風從地面捲起大量沙塵,造成能見度極度惡化的有害性天氣,是乾旱和荒漠區特有的災害性天氣。近十年來由於中國西北的過度開發,土地沙漠化情形日益嚴重,以及近幾年的氣候變遷,天氣異常事件增多,使得沙塵暴發生頻率加快、間隔縮短、強度增加。臺灣位處於亞洲大陸東南隅,由氣候條件看,大範圍氣象條件很容易將中國之污染物輸送到臺灣的上空。最近幾年臺灣空氣品質幾次急遽惡化,就與對岸沙塵暴南移至臺灣附近有關,因此相關研究逐漸受到各界的重視。
沙塵暴發生必須有三個要素:強風、沙源和不穩定空氣。中國西北屬於中亞沙漠區,排名世界四大沙漠區之第二位(依序為北非、中亞、北美、澳大利亞),向來是為東亞沙塵暴現象的主要源地。而春季在中國西北發生的鋒面常提供當地強風有利的條件,因此沙塵暴以春季發生頻率最高,占全年之60%以上。造成沙塵暴的最大主因即是土地荒漠化不斷擴張,除氣候變化因素外,主要是不合理的人為活動造成,當地研究人員將主要人為因素歸納為「六濫」—濫墾、濫伐、濫牧、濫採、濫用水資源及濫獵。近幾年科學家逐漸發現東亞沙塵暴不僅對於當地的生態和人民生活有衝擊,對於氣流下游地區之空氣品質也有顯著之影響。沙塵埃可透過高層氣流輸送,東移到日本、韓國,甚至一萬公里外的北美地區。根據國立中央大學研究群統計顯示,近十年來,亞洲沙塵暴平均每年發生17次,80%往日韓方向傳送,最遠到達美國,約20%往東南傳送到華南,甚至到達臺灣。1995年3月12日下午臺灣北部一場罕見的「泥雨」現象,即是3月10日發生在大陸西北河套地區大範圍沙塵暴長程輸送至臺灣上空的結果。
沙塵暴除了在沙塵源區附近,因強風下造成人畜的傷亡和經濟上的損失外,沙塵暴對台灣的直接影響主要在於人體呼吸器官,依據台灣環保署過去的研究,通常在沙塵暴過後數日內,醫院呼吸道門診人數增多。此外,沙塵暴含有大量之懸浮微粒,這些粒子會直接反射太陽光,並影響雲內物理及化學組成,因而改變全球輻射,並會影響降雨強度與降雨量。而沙塵源自於沙漠,大量的鹼性離子會直接改變雨水之化學組成,在沙塵暴到達臺灣時,所量測到的雨水或雲水也常呈現略為鹼性的現象。日、韓常發生泥雨現象,兩國的學者近兩年研究發現,當沙塵暴侵襲日、韓時,大氣中的細菌數量較平日增加兩至三倍以上,可能是造成植物的病變或發生動物口蹄疫的因素。因此附著於沙塵上之化合物或是生物體亦有可能藉沙塵暴的傳送,而影響數千公里外的生態區域,對環境造成影響。
目前科學界對沙塵暴發生之成因、輸送路徑已有充分之了解,且具備有數值模式模擬預報能力。台灣和世界各國一樣,也有自己的沙塵預測模式,例如沙塵暴何時會影響到臺灣,在定性上已可充分掌握,但在定量上仍有許多不確定性。例如沙塵遇到雲水,其中物理與化學如何互動,仍是研究甚少,沙塵預測影響量仍是存在很多不確定性。此外,對沙塵暴潛在的影響,仍有待更多的了解,例如非洲地區沙塵中所含有的細菌,在隨沙塵暴傳送及沉降,使加勒比海地區的珊瑚死亡,台灣過去的研究也顯示有許多菌種會隨沙塵影響台灣。
為了2008年北京奧運,中國大陸已投入大筆經費及人力,企圖來遏止沙漠化。日本及韓國受沙塵暴影響相當嚴重,近幾年不但和亞洲各國展開合作,積極協助中國防止沙漠化的機制,並長期投入人力與經費防治沙塵暴,但由於沙塵暴是一個相當大範圍且複雜的自然機制與人為問題,在短時間內很難有具體的成效。
沙塵暴雖造成許多景觀的變化,人體健康受影響,但對動植物及生態影響更為顯著,例如蜜蜂在沙塵暴時期,飛行方向常會受到混淆干擾,會有飛不回巢的現象,導致蜂蜜產量大減。韓國過去曾因沙塵暴造成政府部門需成立緊急應變機制,來降低整個國家所受到之衝擊影響。該事件並造成韓國記憶體電子廠商,在沙塵暴期間,製造良率下降,全球之訂單轉向臺灣,造成臺灣相關廠商股價飆漲。雖然此等空氣品質事件不必然是股價上漲的必要條件,但也說明氣象條件、空氣污染與民生經濟衝擊連動的效益。
相較於日韓,臺灣所受沙塵暴的影響較輕,由過去資料顯示,當沙塵暴到達臺灣時,每小時最高濃度可超過每立方公尺500微克,約為中國北京或南韓最嚴重時的1/10不到,稱為沙塵暴可能過於嚴重,應稱為「沙塵天氣」,但是相關議題已受到民眾普遍重視,未來實應持續加強沙塵暴的教育宣導工作,在科學議題上加強與中國合作,協助解決沙塵暴的防治,並在加強預測工作的同時,應對沙塵暴對健康的評估、生態的衝擊及產業的連動性進行調查。
類似此種跨國長程輸送,由境外移入的空氣污染物,在未來可能不僅只有沙塵暴,例如中國東南酸性污染物排放,對臺灣的酸沉降有相當程度的貢獻,但在臺灣產業外移中國,中國排放持續成長下,境外貢獻可能持續增加,可能抵消掉原有我們的努力,也因此未來勢必產生長程輸送責任歸屬的爭議。此外,隨著亞洲經濟的起飛、人類與自然的爭奪、東亞能源需求量大增,諸如境外污染物傳送、東南亞霾害、核子擴散事件或大氣化學武器,都有機會透過大氣環流的長程輸送影響臺灣,而這些大氣擴散效應,不是數周,而是在一、兩天內就會到達臺灣。在全球化、資訊化、知識化的同時,我們享受到全球的連動便利時,也可能受到全球嚴重性的自然或人為污染。因此仿效美國面臨手提核彈威脅,所建立之大氣擴散評估及緊急應變機制,以降低整個國家所受到之衝擊,勢必是未來政府單位的責任。
在此全球化的新世紀,由沙塵暴的例子,我們也面臨到新的污染全球化的衝擊,身為地球村一分子,是否已能有接納新思維的準備?是否已激盪出更積極與更前瞻的願景?
※本文感謝中央大學大氣物理研究所林能暉所長提供相關資料及意見
編按:本文作者為國立中央大學/清雲大學兼任助理教授,每週六下午3:10─4:00於中廣新聞網主持氣象達人節目,並於中大育成中心發起天氣風險管理開發公司。作者的部落格「氣象達人」中,有即時的氣象觀察以及氣象常識的分享。