文／曹 靜

春季，北方連遭多場(chǎng)嚴(yán)重的沙塵天氣，黃沙“任性”地闖入、回流和離去，讓不少小伙伴感嘆：“吃土”的季節(jié)又到了！今年的沙塵暴如此的任性和反復(fù)無常，它們是否有跡可尋呢？今天，咱們就借著衛(wèi)星的“慧眼”來認(rèn)識(shí)一下這個(gè)讓北京等十幾個(gè)省市“吃土”的“網(wǎng)紅”吧。

捕捉沙塵蹤跡神器

沙塵暴在我國北方的春天里是并不少見的天氣現(xiàn)象。除了給人們的生活帶來不便，還會(huì)嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，造成環(huán)境污染，對(duì)其監(jiān)測(cè)和預(yù)警早已是氣象部門重要任務(wù)之一。目前，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)沙塵暴是最有效的手段。那么，沙塵的源頭在哪里？移動(dòng)到了哪里？它的強(qiáng)度、速度、面積和危害有多大？它為什么跟臺(tái)風(fēng)長得那么像？面對(duì)大眾關(guān)注的問題，衛(wèi)星云圖其實(shí)可以找出答案。

3月27日一早，衛(wèi)星科技工作者在云圖影像上發(fā)現(xiàn)蒙古國出現(xiàn)沙塵天氣，受東移蒙古氣旋影響，沙塵下午已蔓延到蒙古國南部、我國內(nèi)蒙古西部和中部偏北地區(qū)。連續(xù)不斷的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)云圖顯示出：沙塵區(qū)繼續(xù)向東南方向擴(kuò)散，到下午三點(diǎn)時(shí)沙塵可視面積約為39.8萬平方公里?？粗硥m隨著蒙古氣旋繼續(xù)東移南下，再結(jié)合地面其他監(jiān)測(cè)手段和多年的預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，中國氣象局天氣預(yù)報(bào)專家向公眾發(fā)布了華北北部、東北地區(qū)西部河北北部、北京市、天津市等地也將出現(xiàn)沙塵天氣的預(yù)報(bào)。經(jīng)媒體一則“沙塵暴來勢(shì)洶洶！衛(wèi)星監(jiān)測(cè)沙塵可視面積已達(dá)39.8萬平方公里”的新聞，事件瞬間沖上熱搜，而這天距離3月15日那則新聞“沙塵暴來了，衛(wèi)星可視的沙塵區(qū)面積約為46.6萬平方公里”，不過區(qū)區(qū)12天時(shí)間。

十幾分鐘出監(jiān)測(cè)結(jié)果

衛(wèi)星到底是怎樣辨識(shí)黃沙的呢？

眾所周知，沙塵中含有大量礦物質(zhì)，這些沙塵粒子會(huì)吸收和散射太陽輻射及地面和云層的長波輻射等并對(duì)地球造成影響，這就使其有了自己的光譜特征。比對(duì)沙塵暴光譜特征與其他物質(zhì)光譜特征的差異，通過衛(wèi)星攜帶探測(cè)儀上不同的探測(cè)通道數(shù)值的組合，辨別沙塵暴信息。在三通道彩色合成衛(wèi)星圖像中，技術(shù)人員通過顏色、色調(diào)、紋理和形狀等特征識(shí)別出沙塵暴區(qū)域及其面積。再通過多時(shí)次的動(dòng)態(tài)圖像和遙感數(shù)據(jù)處理分析，就可以確定沙塵暴的起源地、移動(dòng)路徑、移動(dòng)速度、影響區(qū)域和未來推進(jìn)方向及其有關(guān)的動(dòng)態(tài)信息。

當(dāng)然，衛(wèi)星監(jiān)測(cè)沙塵暴是否準(zhǔn)確，受云遮蔽、地面沙化和裸露、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)頻率低這三個(gè)因素影響。

云遮蔽蓋會(huì)導(dǎo)致沙塵暴的信息被屏蔽；地面沙化和裸露則讓沙塵信息的辨識(shí)難度增加；衛(wèi)星監(jiān)測(cè)頻率低會(huì)漏掉某些沙塵暴過程或某次過程中的某個(gè)階段。前兩個(gè)因素是客觀存在的，目前還缺少更好的手段規(guī)避，但最后一個(gè)因素可以說已經(jīng)得到了有效的解決。因?yàn)槲覈L(fēng)云三號(hào)D星和風(fēng)云四號(hào)A星在太空業(yè)務(wù)運(yùn)行分別可完成更高分辨率、更高頻次的觀測(cè)，特別是風(fēng)云四號(hào)氣象衛(wèi)星每五分鐘就能獲得一次監(jiān)測(cè)圖像，對(duì)沙塵暴的監(jiān)測(cè)幾乎達(dá)到準(zhǔn)實(shí)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，從光譜信息被捕捉、傳到地面后，再通過數(shù)據(jù)處理，形成監(jiān)測(cè)圖像和處理數(shù)據(jù)，基本上十幾分鐘就能得出監(jiān)測(cè)結(jié)果。

沙塵暴和臺(tái)風(fēng)不是親“兄弟”

經(jīng)常留意衛(wèi)星云圖的人會(huì)有個(gè)問題：這沙塵暴形狀怎么那么像臺(tái)風(fēng)，它倆是不是“兄弟”呀？20年前我曾也有過這樣的疑問，但今天我可以給出明確的回答：它倆還真不是親“兄弟”，但確實(shí)沾點(diǎn)親帶點(diǎn)故。因?yàn)樗鼈z同屬氣旋家族，對(duì)我國有影響的沙塵暴屬“蒙古氣旋”，臺(tái)風(fēng)屬“熱帶氣旋”；同屬一個(gè)氣象衛(wèi)星“攝影師”；同是空氣漩渦和低壓系統(tǒng)；都擁有看上去相似的漩渦形狀和旋轉(zhuǎn)方向。

然而，它倆擁有更多的不同點(diǎn)。第一，出生地不同。一北一南，前者通常出生于北緯40°-50°蒙古中部和東部高原一帶。該地區(qū)的西部、西北部多高山，中部和東部處于背風(fēng)坡，特別利于氣旋的生成和發(fā)展。后者通常出生熱帶、副熱帶洋面，水溫高于26℃的廣闊太平洋熱帶洋面以及南海海域。第二，它們出生的時(shí)間不同，一個(gè)春季多發(fā)，一個(gè)夏季多發(fā)。第三，兩者結(jié)構(gòu)和維生手段不同。沙塵暴的后部（西側(cè)）有冷空氣往下甩，遇暖空氣北上時(shí)冷暖空氣旋轉(zhuǎn)、交鋒，常在東北或華北地區(qū)時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，維生的“套餐”通常有大風(fēng)、沙塵、降溫甚至降水；臺(tái)風(fēng)為正壓、無鋒面的暖心系統(tǒng)，主要依靠來自熱帶海洋的水汽和熱量“填飽肚子”來維持和發(fā)展，強(qiáng)烈時(shí)中心（臺(tái)風(fēng)眼）還會(huì)出現(xiàn)晴空區(qū)。第四，移動(dòng)路徑不同，前者出生后往往向東（進(jìn)入內(nèi)蒙古后經(jīng)東北平原沿松花江下游繼續(xù)東移）或向東南（進(jìn)入我國華北，入渤海再經(jīng)朝鮮半島東去）移動(dòng)。后者出生后通常向西北方向移動(dòng)。第五，影響的區(qū)域不同。前者對(duì)我國北方的天氣影響很大，途徑之處常常伴隨大風(fēng)、降溫和沙塵天氣，也可能會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流降雨，如果很強(qiáng)大甚至?xí)绊懙侥戏娇諝饽芤姸?。后者造成的云雨主要出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)眼周圍區(qū)域，通常對(duì)華南地區(qū)影響較大，但夏末初秋的臺(tái)風(fēng)如果很強(qiáng)，也會(huì)影響到北方，2019年的利奇馬就曾到達(dá)東北顯其余威。

顯然，沙塵暴和臺(tái)風(fēng)最多也就是外表有點(diǎn)相像的“親戚”。