「浮」爾摩「沙」-臺灣空氣中的沙塵

「浮」爾摩「沙」-臺灣空氣中的沙塵
國立臺灣大學大氣科學系傅譯鋒

新聞報導中漫天飛舞的黃沙，鋪天蓋地席捲而來的沙塵暴畫面，令人感受到大自然的力量。這樣的場景通常出現在富有沙漠或是廣大旱地的國家，在臺灣要出現那樣戲劇性的畫面是微乎其微，但這就代表臺灣不受沙塵暴的影響嗎？

圖一 99/12/3及102/9/12從臺灣大學往101方向拍攝，兩圖皆攝於下午1點20分左右，可發現 兩者能見度差異甚大。

圖一是在不同日子，從臺灣大學拍臺北101的照片，兩張照片拍攝時間都在下午1:20左右，但可發現兩者能見度差異甚大，左圖中大臺北地區正受到東亞沙塵的影響，(粒徑的粒子)濃度超過200 ，北海岸迎風面的萬里測站，甚至高達252 ，約平常的10倍左右。

沙塵事件發生有幾項條件。氣象條件方面，需要高風速以及不穩定的大氣邊界層，以利沙塵由地面揚起。而沙源條件方面，主要是植被稀疏或乾燥的地表，因為植被除了可固定土壤，也是粗糙度的主要因子；植被覆蓋密度大可更有效吸收風的動量，不易造成揚沙。由於沙塵粒子有大小之分，大粒子被風揚起後一下子就沉降了，而小粒子可被風帶離地表較高處，並隨著中高層盛行風場擴散到遠方。

所謂沙塵暴並非一個籠統名詞，而是有定性、定量分級的。以能見度著眼的話，當揚沙致使水平能見度低於1公里，並伴有沙牆向前推進者，稱為沙(塵)暴；若致使水平能見度介於1至10公里之內，稱之吹沙(塵)；而被風揚起後，懸浮於空中並使水平能見度低於10公里者稱之塵霾或浮塵。然而沙塵並非影響能見度的唯一因子，尚須考慮水汽及其他汙染物濃度，因此亦有以其濃度作為沙塵天氣分級的研究，例如有以800、3000、9000分別作為揚沙、沙(塵)暴及強沙(塵)暴下限的分級方式。

以東亞地區大範圍沙塵事件而言，主要來源為中國北方的塔克拉馬干沙漠、黃土高原，以及蒙古戈壁沙漠等。過去許多研究針對這類長程傳輸的沙塵做統計與探討，歸納出東亞沙塵事件易發生於冬、春季，尤其是春季積雪融化後，地表裸露，邊界層內大氣受日射增溫後開始不穩定，蠢蠢欲動的沙塵便容易藉由強風吹拂，而隨高壓東移或鋒面系統傳輸至鄰國。環保署指出，臺灣每年十二月到隔年五月期間容易受到中國北方沙塵的影響，並以二、三、四月最為頻繁，分別占有20 %、24 %、24 %。

俗話說，省人必先自省。我們不能將所有空氣中的沙塵都歸罪於大陸沙塵暴。除了外來沙塵，臺灣自己就有本土沙塵環境。

圖二 中央研究院環境變遷中心於2001年底至2003年間，於澎湖、屏東、石門、臺中、臺北、臺南、花蓮七個測站所測得空氣中的鈣、鎂、鋁含量。

圖二是中央研究院環境變遷中心花了近一年半的時間，在全臺七個觀測站，測得空氣中的鈣、鎂、鋁含量。由於鈣、鎂、鋁是地殼元素，是自然界礦物沙塵的主要成分，故可用以空氣中的鈣、鎂、鋁相對含量來表示沙塵含量。圖中春季高值主要受到華北沙塵長程傳輸影響；但在夏季西南季風時期空氣中仍有顯著的沙塵成分，顯示本土沙塵影響的程度是不可忽略的。目前臺灣地區主要造成本土沙塵事件的來源是河川裸露地，如果有讀者住在高屏溪、濁水溪或是卑南溪附近，應該對河川揚沙造成天空灰濛濛的狀況不陌生。

而本土與外來沙塵的比例到底如何呢？李[2006]利用數值模式推算出臺灣一年空氣中的沙塵量至少有71%來自本土，這個數據是否讓您相當訝異呢？河川揚塵是目前臺灣受重視的本土沙塵來源，但河川揚塵的貢獻到底佔了本土沙塵多少？其他地表型態又對本土沙塵佔了多少貢獻？這之間的定量分析是當今科學研究者正在努力求得的目標。近年來學界亦陸續有各大河川的沙土粒徑分析等研究發表，未來若能了解各種不同土地型態其揚塵比例，從觀測及模式應用來推估河川揚塵對於空氣品質的影響，則對於空氣品質管理、防治都是重要的參考依據。

參考文獻：

1. 交通部中央氣象局，2004：地面氣象測報作業規範(第四版)。
2. 李湘鶴，2006：本土與區域沙塵揚起、傳送及物理效應之模擬。國立臺灣大學大氣科學研究所碩士論文。
3. 環保署空氣品質監測網：http://taqm.epa.gov.tw/taqm/zh-tw/default.aspx。
4. Jiao, M. Y., L. N. Zhao, J. J. Lu and C. Wang, 2007: Quantitative classification of northeast Asia dust weather and its applications. Climate and Environmental Research, 12(3), 350-357.