沙塵暴的發生與影響

台灣空氣品質除了受到本地固定污染源(工廠、工業區)及移動污染源(汽機車)影響外,每年從台灣境外地區移入的污染亦嚴重影響台灣空氣品質,主要以來自大陸地區污染源,包括人為及自然環境的影響,由台灣每年空氣品質受到外來污染及由冬季酸雨監測結果,均顯示台灣空氣品質受到非本地污染源影響程度。

台灣自八十九年三月廿四日清晨起受到大陸沙塵暴影響,造成空氣品質不良情形,由於大陸沙塵暴持續發生,導致台灣空氣品質陸續受到影響,直到四月一日受滯留鋒面影響台灣降雨後,空氣品質才獲得改善。此次大陸沙塵暴影響範圍及持續時間為歷年所罕見。環保署自八十二年九月空氣品質監測網完成後,對於影響空氣品質的污染物可能來源的解析能力更為提昇,尤其對此等由境外移入的空氣污染物提供了密集的時空分析資料,此次大陸沙塵暴嚴重影響台灣空氣品質,環保署密切留意並適時提供民眾預警資訊,以保障民眾健康。以下介紹東亞沙塵暴的特性:

 

一、東亞沙塵暴發生源區及氣候條件

中國西北地區各大沙漠面積總和近六十萬平方公里,主要源地位於北緯35度以北,東經125度以西的中國西北和華北、蒙古一帶,包括新疆、甘肅、河套、內蒙古、蒙古等地區。此一區域年降雨量都在400mm以下,且季節分布相當不平均,為東亞發生沙塵暴天氣現象的主要源地。冬末春季為沙塵暴發生的主要季節,其中以3月至5月發生頻率最高,占全年的60%以上,且每年發生沙塵暴的次數不一。

根據研究顯示,沙漠地區的沙塵為地球中懸浮粒子的主要來源,單是撒哈拉沙漠的沙塵即占了全球大氣中25%的懸浮微粒量(Zhao and Yu, 1990)。國西北地區則位於中亞沙漠區中,排名世界四大沙漠區的第二位(依序為中非、中亞、北美及澳大利亞),因此中國西北區沙塵對東亞的大氣環境的影響亦不容忽視。沙塵暴發生的條件為:

(一)地表性質:土質鬆軟、乾燥、無植被或草木生長及沒有積雪。

(二)氣象條件: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。

 

二、沙塵暴全球性影響

冬末春季發生大範圍的沙塵暴後,受強風揚起的沙塵造成空氣中含有大量塵土,遮蔽了當地日照,能見度甚至為零,因此超強的沙塵暴又稱為黑風暴。根據調查,中國西北地區最近四十年來的超強沙塵暴有48次的多,造成人員傷亡有11次,造成人民生命財產及農業的重大損失。台灣並非大陸沙塵暴發生後向外傳送的主要地區,僅在殊殊氣象條件配合下會造成空氣品質不良,八十四年三月十二日、十三日發生泥雨現象為目前最嚴重的個案。

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。在傳送的過程中,一部份因擴散或稀釋,使得沙塵隨傳送的距離愈遠;濃度愈低,一部份因傳送過程中,受到沉降或降雨(雪)的沖刷效應而到達地面。中國西北方的沙漠可東移到日本、韓國及10000公里外的夏威夷,往南可影響到台灣、香港,甚至達菲律賓,影響範圍相當遼闊。

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粒子增加,影響該地空氣品質。至於受到沙塵的時間或大小,則需視源地沙塵暴發生的規模、延續時間,以及配合遠地的氣象條件是否為沙塵傳送方向及有利沈降要素,依過去觀測記錄,短則僅數小時,影響能見度,長則達一星期,甚至造成泥雨的現象。因此,受到沙塵霾影響的國家,多數由氣象及空氣品質觀測,瞭解當地受到沙塵暴的影響情形,再追溯源地沙塵暴發生時間及規模。

由於沙塵暴主要發生於沙漠化的地區,土質鬆軟、地面乾燥、地表沒有植被。一旦在大範圍空氣很不穩定及地面風速很大條件下,很容易將地表沙塵吹起,進入空氣中而形成沙塵天氣。近年來由於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,應即早重視並解決沙漠化的問題,方可預防沙塵暴的發生。

 

三、環保署對於沙塵暴的監測及因應

沙塵暴自中國西北和華北、蒙古一帶發生後,在適當的氣象條件可以影響到台灣,一般最快需要36至48小時,因此台灣尚有時間蒐集相關資訊。環保署目前配合大氣條件,以研判沙塵霾是否會影響到台灣,作為每日預報的參考。目前沙塵暴發展的相關資訊環保署係透過下述方法進行研判:

定時氣象報告:目前依世界氣象組織(WMO)規定,國際間氣象測站每六個小時(上午二時、八時及下午二時、八時)對外發布氣象觀測結果,因此,可藉由較為完整東亞地面氣象報告資料,作為判斷沙塵暴發生的強度大小及區域範圍。

綜觀氣象條件:由於東亞沙塵暴的主要源地位於北緯35度以北,東經125度以西的中國西北和華北、蒙古一帶,沙塵暴發生後,細顆粒的揚塵被帶至1000至3000公尺的西風氣流向東傳送,一般經由大陸地區的北京、韓國及日本,並不直接影響台灣。因此,綜觀氣象條件需配合有南北向的大陸冷高壓系統,始有利於高層原為東西向吹送的沙塵,可以透過低層盛行的東北季風向南輸送,進而影響到台灣,甚至更低緯度。

氣象衛星影像資料:利用可見光或紅外線衛星影像定位沙暴位置,一般仍需配合地面氣象報告,判別沙塵暴發生區域會出現「灰黑色」的陰影出現,即可較完整掌握沙塵暴影響範圍。但本方法仍然有其先天的限制,必須是沙塵暴發生區域雲層較少,且沙塵暴系統移行路徑若有雲層時,亦很難辨識出沙暴的位置,因此東亞沙塵暴移出發源地到達東海附近時,往往造成辨識上很大的困擾。

空氣品質監測資料:依過去沙塵暴影響台灣空氣品質監測資料及相關研究報告顯示,沙塵一般透過大陸冷高壓南下帶夾的東北季風輸送,因此環保署在台灣東北部臨海的萬里測站、西北部臨海的觀音測站、東部的宜蘭測站,甚至在國家公園的陽明測站多可作為判斷受外來污染源影響的指標測站,該地區測站平均懸浮微粒濃度一般不會直接受到台灣本地污染源的影響,懸浮微粒濃度多在50微克每立方公尺以下,一旦受到外來污染源影響,懸浮微粒濃度會急速增加至100微克每立方公尺以上,且各區域懸浮微粒濃度上升的發生由北而南、由臨海到內陸濃度增加的特性。環保署目前已建立電腦自動監測系統,一旦有上述現象可立即發布相關資訊。

沙塵暴為東亞沙漠區春季相當活躍天氣現象的一,通常伴隨有長程輸送現象的沙塵暴系統僅占每年沙暴現象中的一小部份,其中能影響台灣空氣品質的個案更屬小概率事件,但因可能造成台灣大規模空氣品質惡化,環保署相當重視。為加強污染物長程傳輸現象的驗證,環保署自八十八年起設置馬祖測站,以提早掌握沙塵霾影響台灣的時間,根據今年監測結果發現,當馬祖測站懸浮微粒受沙塵暴影響濃度上升後,約在數小時內可以影響到台灣。

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