地理纵横

2025年4月，一场罕见的大风与沙尘复合事件席卷我国（图1）。华北地区风速创下1940年以来4月最高纪录，大风持续超72小时；大风携带了来自生态脆弱的蒙古地区的大量沙尘向南跨越30多个纬度，影响范围超430万平方公里，连热带海南岛也首次出现持续超36小时的沙尘天气。值得注意的是，北方地区沙尘强度并未突破历史纪录。与通常局限于北方的沙尘过程不同，此次高影响的大风-沙尘复合事件机制复杂，亟待科学解释。
近日，南京信息工程大学王会军院士和尹志聪教授等在Science Bulletin发表观点评论论文，系统揭示了此次复合极端事件的天气气候成因，阐明了累积沙源条件（超前数月）、平流层入侵（超前~15天）以及对流层动力条件（超前~3天）等复杂驱动因子，并强调了加速变暖背景下蒙古和海南之间跨越千里的生态联系，建立了极端气候-生态-大气环境之间的联结。

图1 2025年4月10~14日破纪录大风与全国性沙尘事件的物理机制及其时间链
（a）2025年4月10~14日最大10 m阵风分布（阴影）以及观测的最大PM₁₀浓度（散点）。平流层入侵诱发了地面冷高压和蒙古气旋，进而形成影响至海南岛的沙尘传输路径。（b）1979~2025年的4月5日至20日期间华北地区10 m阵风的最大值变化。灰线为该时段的气候平均值，紫色星号为2025年的破纪录值。（c）左图：2025年春季亚洲中纬度位势高度距平的垂直剖面；右图：2025年4月12日华北地区西风动量的垂直输送及风场。（d）左图：2024/2025冬季沙源地的逐日降水（柱状）及31天滑动平均的土壤温度距平（阴影）；右图：2025年2~3月与2021年同期相比的归一化植被指数的差值
         极端大风：平流层入侵与对流层动量下传共同触发

研究指出，破纪录大风的直接原因是平流层异常信号下传与对流层动量下传的高低空联动。早在3月底，数万米高空的平流层大气就呈现出显著的位势高度正异常，并且逐步下传，导致蒙古西部形成深厚的反气旋异常（图1）。此次平流层入侵是1940年以来最强。同时，来自高纬度的高位涡（>2 PVU）平流层气团也在极端大风发生前约5天入侵我国北方地区，从而在华北上空形成了显著的气旋异常（图2）。
气旋和反气旋异常之间的强烈气压梯度导致地面出现了强烈且向东拓展的风带，华北上空的高层西风为环流系统提供了主要动量来源，强烈的下沉运动将对流层动量有效传递至地面，共同导致地表风速破纪录。

图2 平流层高位涡入侵对流层的时间演变
（a-h）为4月6日至13日期间320K等熵面上的位势涡度及风场。紫色等值线代表2 PVU的等涡度线
         大范围沙尘：强风驱动与沙源条件共同影响南北差异

极端大风为沙尘超远距离输送提供了动力。沙源主要来自蒙古中南部地区，强烈的地表风促进了沙源地区的起沙，同时强上升气流将沙尘输送至约4 km高度。在破纪录的大风推动下，仅48小时内沙尘迅速跨越超30个纬度向南输送，并到达20° N以南的热带海南岛，导致华南地区PM₁₀浓度急剧上升。这是极少受到沙尘影响的湿润地区，从而形成了有记录以来最严重、纬度最低的沙尘事件。
然而，北方地区沙尘强度却低于历史同期。这是因为2024/2025年沙源地“前冬偏暖、后冬偏低”的气温异常以及频繁的有效降水减弱了沙源条件，且2025年春季沙源地出现了显著的植被恢复，从而在一定程度削弱了沙尘强度。此外，起沙位置偏东和沙尘范围广是北方PM₁₀浓度并未达到历史前列的次要原因。
       预测启示：次季节至季节尺度的前兆信号

研究阐明了次季节至季节尺度上极端大风-沙尘事件的关键前兆信号及时间链，可为全球范围内大风–沙尘复合极端事件的S2S预测提供参考。例如，平流层大气变异可提供约提前15天的预测信息，而沙源累积条件则能提前数月提供沙尘趋势判断。
值得注意的是，此类罕见的复合极端事件属于长期统计关系之外的“黑天鹅”现象，对统计诊断、数值模拟及人工智能预测均构成挑战，也凸显了气候变化背景下极端事件预测的复杂性。
       此外，极端大风-沙尘事件突显了跨越数千公里的生态联系。热带海南岛不幸承受了来自2500公里之外蒙古地区生态破坏的灾难性影响。然而，当地居民与基础设施并未具备应对此类沙尘事件的能力。若非前一冬季的异常气候限制了沙源积累，本次事件及影响可能会更加严重。
       在加速变暖背景下，气候极端事件日益加剧，使得蒙古地区的生态危机进一步恶化。因此，通过国际合作加强蒙古的生态保护具有重要意义。此类举措不仅有助于增强陆地碳汇、减缓气候变化，还能降低沙源暴露风险，进而减少极端天气-气候事件的影响。
       文章信息
       Yin Z, Huo Q, Hu D, Huang Y, Wang H. Why record-breaking gale and nationwide dust in China in April 2025. Science Bulletin, 2026, 71(3): 463–465.

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