
图1:这是来自美国宇航局2003年7月的臭氧总量绘图系统(TOMS),可以看出来自犹他州西部(右下部)的尘暴(显示为棕褐色),正向犹他州北部盐湖城移动。(点击该图像可以放大)。美国宇航局——戈达德航天中心提供。
据美国宇航局官方网站10月25日报道:通常人们认为降雨可以清除空气中的灰尘从而使得空气更为清新干净,这是因为雨水可以通过整个大气层,并且有助于具有保护土壤作用的植物生长。但是最新的一项由美国宇航局资助的研究项目表明,通过对世界上一些最干旱地区的观察,发现大暴雨可以给空气中带来更多的尘土。
通常认为干旱可以影响植物的生长,并且增加土壤对风蚀作用的易感性,而降雨却有着相反的作用。但在一项最新的研究中科学家通过对地球上14个最干旱地区的考察发现,在一些地区,大暴雨及洪水过后会留下一些沉积物,包括结晶颗粒,这些纤细的颗粒在随后的干旱时期被风吹起漂浮在空气中,从而增加了空气中的气载尘埃以及沙尘悬浮物的数目。这一现象在北非底格里斯河-幼发拉底河的盆地区以及小盐湖盆地区尤为明显。
研究人员同时指出某一个特定区域空气中,沙尘悬浮物的数量可以随着季节和年度的变化而发生相应的改变,这在很大程度上是由气候模式来决定的。

图2:显示暴风雨后潮湿泥泞的土壤。美国农业部提供。
该项研究负责人加州大学欧文分校地球物理系的查尔斯·林德说:“在一些暴雨同季候风混合出现的地区,诸如阿曼和沙特阿拉伯,这种沉积作用有着更为直接的影响,表现为侵蚀地表面壳层以及土壤顶层,在仅仅数周内便会增加空气中烟尘悬浮物的数量。”
地球上的其它地区,例如美国西部、犹他州盐湖城、非洲东部荒漠草原、以及澳大利亚Eyre湖盆地,则表现为由于沉积作用和植物的生长从而减少了排放入空气中的沙尘数量。在这些地区,雨水以及地下水对土壤层的形成有所帮助,从而减弱风蚀携带沙尘颗粒的能力。
细微的悬浮颗粒通过折射、吸收太阳光以及作为小粒子或者水蒸气的表面物,影响云层以及沉积物的形成从而进一步在很大程度上影响了气候和天气模式。
研究人员通过研究1979到1993年间的多方信息,分析了地球表面的植被覆盖情况,这些信息包括:美国宇航局的臭氧总量绘图系统卫星发回的浮质和沙尘数据,NASA全球降水气候计划(GPCP)提供的降水数据,先进型甚高分辨辐射仪(AVHRR)提供的标准化植被差异指数(NDVI)。

图3:这是美国宇航局2003年4月分辨率成像分光幅射计(MODIS)采集的图片,可以看出在沙特阿拉伯、波斯湾、伊朗地区形成的一次尘暴(亮褐色表示)。美国宇航局——戈达德航天中心提供。
在所有被研究的14个地区,沙尘悬浮颗粒物和降水量的相关性是12;与植被的相关性是8;与风速的相关性是2,可见降雨量是对沙尘悬浮颗粒物最好的预报。但是其他因素,包括地貌特征、海拔、松散沉积物的松散性,以及地表以下水源分布也极大影响了沙尘悬浮颗粒物。
塞德说:“本研究强调土壤特性对沙尘悬浮颗粒物的重要性,并且使土壤特性对扬尘有所影响这一问题的认识比以往更加清楚。”如,在澳大利亚Eyre湖盆地地区,一些土壤缺乏流动的沙质颗粒,不能产生沙尘。其他地区的土壤大部分由粘土组成,也不能形成沙尘。有些土壤富含适合形成沙尘的沉积物,但既硬又沉,也不能被吹起形成沙尘。
尽管现代的计算机模型涵盖了这样那样的因素,“但还不足以解释表层土壤的破坏和沙尘的形成,以及沉积物在不同地区之间如何形成沙尘。”塞德说:“计算机模型也低估了沙尘形成的长期变化和与之伴随的气候破坏。”

图4:这是来自美国航空航天总局臭氧总量绘图系统,显示撒哈拉沙漠区的沙尘柱向大西洋和加那利群岛扩散。绿色和红色表示沙尘最多的地区,蓝色表示沙尘相对较少的地区。美国宇航局——戈达德航天中心提供。
当以后的计算机模型解决了这些问题后,科学家才能更好的预测短期和长期沙沉的产生。这样的进步非常重要,因为沙尘悬浮颗粒物从改变千里之外的降雨到影响飓风强度和空气质量,对气候和天气有很大的破坏性。
英文原文链接参见:http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2005/rainfall_dust.html