关于沙尘暴
从全球范围来看，沙尘暴天气多发生在内陆沙漠地区，主要是非洲的撒哈拉沙漠，北美中西部和澳大利亚也是沙尘暴天气的来源之一。1933-1937由于严重干旱，北美中西部发生了著名的碗状沙尘暴。亚洲沙尘暴活动中心主要位于约旦沙漠、巴格达和海湾北部海岸之间的下美索不达米亚、阿巴斯附近的伊朗南部海岸和阿富汗北部平原。前苏联中亚的哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、土库曼斯坦都是沙尘暴频发(≥15/年)的影响区，但其中心都在里海和咸海与阿姆河之间的沙质平原上。由于其独特的地理环境，中国西北地区也是沙尘暴频繁发生的地区。主要源区有古尔班通古特沙漠、塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、毛乌素沙漠。从1999年到2002年春季，中国发生了53次沙尘暴(1999年9次，2000年14次，2006年18次，2002年12次)。这是中国气象局副局长李皇7月2日向媒体发布的研究成果。他说，2002年春天，中国北方发生了12次沙尘暴。具有发生期集中、发生强度强、影响范围广三大特点。影响我国的沙尘天气来源可分为境外和境内两种。分析表明，三分之二的沙尘天气起源于蒙古南部，在经过我国北部时又有沙尘物质补充。中国的沙源只有三分之一左右。中亚(哈萨克斯坦)的沙尘天气不太可能影响西北地区东部甚至华北地区。新疆南部的塔克拉玛干沙漠是我国沙尘天气的高发区，但一般不会影响到西北地区东部和华北地区。我国沙尘天气的路径可分为西北路径、西路径和北路径:西北路径1。沙尘天气一般发源于蒙古中西部高原或内蒙古西部阿拉善高原，主要影响西北、华北地区。西北路线2、沙尘天气起源于蒙古南部或内蒙古中西部，主要影响西北地区东部、华北北部和东北地区大部；向西，沙尘天气起源于蒙古西南部或南部的戈壁地区和内蒙古西部的沙漠地区，主要影响西北和华北地区。在偏北路线中，沙尘天气一般发源于蒙古乌兰巴托以南的广大地区，主要影响西北地区东部、华北大部和东南部。世界上有四个沙尘暴多发区，分别是北美、澳大利亚、中亚和中东。北美的沙漠主要分布在美国西部和墨西哥北部。在与沙漠接壤的沙漠干旱区，沙尘暴时有发生，甚至在大平原爆发了著名的黑色风暴。北美沙尘暴的主要原因是土地利用不当和持续干旱。20世纪30年代，美国西部大平原发生了一场非常严重的沙尘暴，被称为黑色风暴。在5月1934美国黑风暴最严重的沙尘暴中，大平原损失了3亿吨肥沃的土壤。灾难发生后，数百万公顷的农田被遗弃，数十万人流离失所，许多城镇成为荒芜和空城。许多人被迫搬到加州，引发了美国历史上最大的移民潮。澳大利亚是一个干旱国家，75%的国土面积属于干旱和半干旱地区。沙尘暴在澳大利亚中部和西部沿海地区最为频繁，平均每年发生五次。由于很多地方气候干燥，再加上农耕放牧，土壤表层缺乏植被覆盖，导致土地逐渐沙化。一旦刮风，沙尘暴就会发生。中亚的沙漠面积也在扩大。中亚五国是荒漠化严重的地区，总面积近400万平方公里。由于人口的急剧增加，过度灌溉用水、乱砍滥伐、过度放牧、草地退化和荒漠化十分严重。中亚盐渍土面积非常广阔，达到654.38+0.5万平方公里，造成沙尘暴和盐尘暴混合发生。中东的沙尘暴主要在非洲撒哈拉沙漠的南缘。20世纪70年代初至80年代中期，由于连年干旱和过度放牧开垦，草原退化，田地荒芜，沙化土地蔓延，沙尘暴加剧，人民生活环境急剧恶化。频繁的沙尘暴也影响到了其他地区，其中一些被越过大西洋带到了南美洲的亚马逊地区，而另一些则被吹到了欧洲。
沙尘暴天气的成因
有利于大风或强风的天气形势，有利的沙尘源分布和有利的空气不稳定条件，是沙尘暴或戈壁沙漠上的沙尘暴，并伴有强沙尘暴。
成功的主要原因。大风是沙尘暴的驱动力，沙尘源是沙尘暴的物质基础。不稳定的热力条件有利于风力的增加和强对流的发展，从而携带更多的灰尘，使其缠绕得更高。此外，前期干旱少雨、天气变暖、气温升高是沙尘暴形成的特殊天气气候背景；地面冷锋前对流单体发展成云或飑线，是有利于沙尘暴发展和加强的中小系统。有利于风速增大的地形条件，即窄管效应，是沙尘暴形成的有利条件之一。土壤和黄沙的主要成分是硅酸盐。雨水少，气温变暖时，硅酸盐表面的硅酸失去水分，H2SiO4 = SiO3-2+H2O(气体)↑。这样，硅酸盐土壤胶束和沙粒的表面就会带负电，相互排斥，变成气溶胶，无法聚集在一起，从而形成扬沙，也就是沙尘暴。沙尘暴本质上是带负电荷的硅酸盐气溶胶。
沙尘暴形成的物理机制
在有利的大尺度环境、高空干冷急流、强垂直风速、风向切变和热不稳定层结条件下，锋区附近中小尺度系统的生成和发展加剧了锋区前后的压力和温度梯度，形成了锋区前后巨大的压力和温度梯度。在动量下传和梯度偏离风的共同作用下，近地层风速急剧上升，造成地表扬尘，形成沙尘暴或强沙尘暴天气。
沙尘暴的主要破坏模式
⑴强风:伴有沙尘的强风破坏建筑物和公共设施，造成人畜伤亡。⑵沙埋:农田、渠道、村舍、铁路、草地等被大量流沙以流沙的形式掩埋，尤其对交通运输构成严重威胁。⑶土壤风蚀:每次沙尘暴的尘源和影响区域都会受到不同程度的风蚀危害，风蚀深度可达1 ~ 10 cm。据估计，我国每年因沙尘暴造成的土壤细粒物质损失高达106 ~ 107吨，其中大部分在10微米以下，严重损害了源区农田和草地的土地生产力。⑷空气污染:在沙尘暴的源区和影响区，大气中的可吸入颗粒物(TSP)增加沙尘暴。
空气污染加剧。以1993年“5.5”特大沙尘暴为例，甘肃金昌室外空气TSP浓度达到1016 mg/m3，室内空气TSP浓度为80 mg/m3，超标40倍。2000年3月至4月，北京受沙尘暴影响，空气污染指数达到4级以上的天数为10天，也影响了中国东部的多个城市。3月24日至30日，南京、杭州等18城市日污染指数超过四级。
黑风的危害
黑风的危害主要有两个，一个是风，一个是沙。大风的危害有两个:一是风害，二是刮地。先说风灾。强风摧毁建筑物，吹倒或拔起树杆，撕毁农民的塑料大棚和农田塑料薄膜，等等。此外，西北地区的四五月份是瓜果、蔬菜、甜菜、棉花等经济作物出苗、长出子叶或真叶、果树开花的时候，此时最不抗风沙。轻的叶子布满灰尘，削弱光合作用，影响呼吸，降低作物产量；在最坏的情况下，幼苗会死去，更不用说成熟的结果。如1993年5月5日的黑风造成我国西北地区8.5万株果树雌蕊被打掉，109400株防护林和用材林被折断或连根拔起。此外，强风吹倒了电线杆，造成停水停电，影响工农业生产。1993年5月5日黑风造成停电停水，仅金昌金川公司就造成经济损失8300万元。当强风作用于干旱地区疏松的土壤时，会刮去一层表土，这就是所谓的风蚀。如1993年5月5日，黑风平均风蚀深度10厘米(最多50厘米)，即平均每亩有60至70立方米肥沃的表土被风吹走。事实上，强风不仅吹走了土壤中的细粘土和有机质，还使土壤中的沙子堆积起来，大大降低了土壤的肥力。另外，带沙的强风还会磨掉一层建筑物和庄稼，这叫磨蚀，也是一种灾害。沙的危害主要是沙埋。如前所述，在狭窄的管道、迎风和隆起的地形，由于风速较高，风沙危害主要是风蚀，而在背风洼地等风速较低的地形，风沙危害主要是沙埋。比如1993年5月5日黑风中发生沙埋的地方，沙埋平均厚度20厘米，最厚处达到1.2米，更重要的是人命损失。比如1993年5月5日黑风中85人死亡，264人受伤，31人失踪。此外，大牲畜死亡损失1.2万头，农作物受灾560万亩，干旱地区被沙土掩埋的生命线运河总长2000多公里，兰新铁路停运31小时。总经济损失超过5.4亿元。沙尘暴是风和沙相互作用的一种灾害性天气现象。它的形成与全球温室效应、厄尔尼诺现象、森林衰退、植被破坏、物种灭绝、气候异常等因素密切相关。其中，过度开采自然资源、过度砍伐森林和人口膨胀导致的过度开荒是沙尘暴频发的主要原因。
沙尘暴源于土壤风蚀。
据新华社电兰州电力有限公司在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所专家的努力下，一项专门为探索沙尘物质启动和传输机制而设置的沙尘暴风洞模拟实验近日成功完成。专家通过实验发现，土壤风蚀是沙尘暴发生发展的首要环节。风是土壤最直接的驱动力，其中气流的性质、风速的大小以及土壤风蚀过程中风作用的相关条件是最重要的因素。此外，土壤含水量也是影响土壤风蚀的重要原因之一。本试验也证明了植物措施是防治沙尘暴的有效方法之一。专家认为，植物通常以三种形式影响风蚀:在地面上分散一定的风动量，减少气流与灰尘之间的传输；停止土壤、灰尘等的运动。此外，通过实验，研究人员得出结论:沙尘暴的发生不仅是特定自然环境条件的产物，还与人类活动有着对应关系。人为的过度放牧、乱砍滥伐、工矿交通建设，特别是人为的过度开垦，破坏了地面植被，扰乱了地面结构，形成了大面积的沙化土地，直接加速了沙尘暴的形成和发展。
沙尘暴的罪魁祸首
沙尘暴的罪魁祸首:大气环流北京春季沙尘暴的短暂景象，不过是中国北方绵延约30万平方公里的黄土高原两三百万年来每年都会经历的一次天气过程。不同的是后者的风力更强，风力持续时间更长(可以持续好几天)。沙尘暴的源头不是50米外的十字路口，而是数百公里外的沙漠和戈壁。这就像上帝在玩一个不可思议的游戏:他抓起中国西北和中亚的沙漠和戈壁表面的尘土，向东南方向扔去，留下一个尘土落下的高地。这个游戏大约开始于240万年前，上帝还在享受(2002年，《自然》发表了中国学者的最新研究成果，将其开始时间推至2200万年前)。其实风是上帝扔沙子的手。印度板块向北移动，与欧亚板块碰撞后，印度大陆地壳插入亚洲大陆地壳之下，撑起后者。于是，喜马拉雅山脉的浅海消失了，喜马拉雅山脉开始形成并逐渐抬升，青藏高原也被印度板块的挤压抬升。在这个过程持续了6000多万年之后，到了大约240万年前，青藏高原的高度已经超过了2000米。地表形态的巨大变化直接改变了大气环流的格局。在此之前，太平洋在中国大陆的东部，北部的西伯利亚和南部的喜马拉雅分别被浅海占据，西部的地中海也在当时延伸到了中亚很远的地方，所以大部分平坦的中国大陆可以从海洋中获得充足的湿润空气，气候温暖湿润。我国西北和中亚内陆多为亚热带地区，没有大面积的沙漠和戈壁。沙尘暴然而，东西向的喜马拉雅山脉阻挡了印度洋的暖湿气团向北移动。随着时间的推移，中国的西北地区越来越干旱，逐渐形成了大面积的沙漠和戈壁。这是黄土高原上堆积的灰尘的发源地。巨大的青藏高原正好矗立在北半球的西风带，240万年来高度一直在增加。青藏高原的宽度约占西风带的三分之一，将西风带的表层分为南北两支。南支沿喜马拉雅山南侧向东流，北支从青藏高原东北边缘向东流。这种高空气流常年存在于海拔3500-7000米，成为携带沙尘的主要动力。同时，由于青藏高原的隆升，东亚季风也得到了加强。从西北向东南吹的冬季风，加上西风急流，在中国北方形成了黄土高原。在中国西北和中亚内陆的沙漠和戈壁，由于温度的剧烈变化，这里的岩石比其他地方更快地解体成为碎片。地质学家根据其直径将其分为砾石(大于2毫米)、砂(2-0.05毫米)、粉砂(0.05-0.005毫米)、粘土(小于0.005毫米)。粘土和泥沙颗粒可被带到3500米以上的高空，进入西风带，被西风急流输送到东南方向，逐渐下落，直至黄河中下游。两三百万年来，亚洲这部分地区从西北向东南运沙的过程从未停止过。大量落沙的区域正是黄土高原所在的地方，甚至华北的很多山比如五台山、太行山的山顶都有黄土堆积。当然，包括黄河在内的中国北方几条大河和无数山谷的冲刷作用，与黄土的堆积正好相反。否则黄土高原不会这样，厚度不会超过409.93米。太行山以东的华北平原也是沙的沉降区，但它是沉降区，同时又发育了许多河流，所以落下的沙要么被河流冲走，要么被河流带来的泥沙掩埋。中国古籍中关于“雨土”、“雨黄土”、“雨黄沙”、“雨霾”的记载有数百种。“雨土”最早的记载可以追溯到公元前1150年:天空黄而多雾，沙子像雨一样从天而降。这里记录的其实是沙尘暴。多雨土壤的位置主要在黄土高原及其附近。古人把这种事情视为一种奇特的灾变现象，认为这是“天人合一”的征兆。晋代张华编的《博物志》中记载:“夏杰之时，深谷长夜宫，男女杂处，十日不出门听政。那是一个刮风的日子，一夜之间填满了这个空谷。”在1966-1999期间，中国有60次持续两天以上的沙尘暴。中科院刘东生院士认为，黄土高原应该算是沙尘暴的实验室，这里积累了几百万年来沙尘暴的记录。来自西北沙漠和戈壁的沙尘暴漫天撒落，每年都会在黄土高原留下薄薄的一层黄土。