什么是沙尘暴
沙尘暴是沙暴和尘暴二者的总称,是指强风把地面大量沙尘卷入空中,使空气特别浑浊,水平能见度低于1千米的天气现象,其中沙暴系指大风把大量沙粒吹入近地层所形成的挟沙风暴;尘暴则是大风把大量尘埃及其他细粒物质卷入高空所形成的风暴。对沙尘暴强度等级的划分一般采用风速和能见度两个指标。目前将沙尘暴强度划分为四个等级:即4级≤风速≤6级,500米≤能见度≤1000米,称为弱沙尘暴;6级≤风速≤8级,200米≤能见度≤500米,称为中等强度沙尘暴;风速≥9级,50米≤能见度≤200米,称为强沙尘暴;当其达到最大强度(瞬时最大风速≥25米/秒,能见度≤50米,甚至降低到0米)时,称为特强沙尘暴。(或黑风暴,俗称“黑风”)。
沙尘暴的形成
沙尘暴形成有三个要素:即强风、沙源和不稳定的空气。
强风:足够强劲持久的大风,是形成沙尘暴的动力条件。例如根据观测,当强沙尘暴形成时,如果风速每秒达到30米(11级风),那么粗沙(直径0.5~1.0毫米)会飞离地面几十厘米,细沙(直径0.125~0.25毫米)会飞起2米高,粉沙(直径0.05~0.005毫米)可达到1.5千米的高度,粘粒(直径小于0.005毫米)则可飞到很高的高度。
沙源:我国是世界上沙漠较多的国家之一,西北、华北和东北地区是我国沙漠和沙地集中分布的地方,这里沙漠和沙地面积达70万平方千米以上,沙漠中各式各样的沙丘,依照它们的稳定程度分为流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘。沙尘暴发生时,流动沙丘扬起沙尘的数量最大,半固定沙丘要小一些,固定沙丘最小。
除沙漠和沙地外,我国北方地区多属中纬度干旱和半干旱地区,地面多为稀疏草地和旱作耕地,植被稀少,加上人为破坏,当春季地面回暖解冻,地表裸露,狂风起时,沙尘弥漫,在本地及狂风经过的地带形成沙尘天气。
不稳定的空气:让我们先看看生活中的一个实例。捅火炉的时候,炉火烧得正旺,轻轻一捅,常会使炉灰飞满屋子。而当炉火熄灭后,你使较大的劲一般也不会扬起灰尘,这就涉及空气稳定程度的问题了。炉火熄灭后,火炉上下的空气温度相差不大,因而空气稳定。当炉火燃烧很旺时,靠近火炉上空的空气热,离火炉较远的空气比较凉,热空气比冷空气轻,容易上升,所以火炉上面的空气是不稳定的。这样,被捅动的炉灰很容易随着热空气向上升,然后飘飞满屋。
在自然界里,沙尘暴起沙的道理也是这样的,如果低层空气温度较低,比较稳定,受风吹动的沙尘将不会被卷扬得很高;如果低层空气温度高,则不稳定,容易向上运动,风吹动后沙尘将会卷扬得很高,形成沙尘暴。实际上,我国沙尘暴一般在午后或午后至傍晚时刻最强,就是因为这是一天中空气最不稳定的时段。
除上述三大因素之外,人类生产活动等因素对沙尘暴的形成也很重要。如人为破坏植被、工矿交通建设、大规模施工等对地表的破坏,为沙尘暴发生发展提供了细沙和尘土。
沙尘暴的时空分布
世界有四大沙尘暴多发区,分别位于中亚、北美、中非和澳大利亚。我国的沙尘暴区属于中亚沙尘暴的一部分,主要发生在北方地区。总的特点是西北多于东北地区,平原或盆地多于山区,沙漠及边缘多于其他地区。且主要集中在两大区域:一是位于塔里木盆地的塔克拉玛干沙漠。另一个是从巴丹吉林沙漠东部,南至甘肃河西走廊,经腾格里沙漠乌兰布和至库布齐沙地和毛乌素沙地。另外在北疆克拉玛依地区、南疆的和田地区和青海的西北部地区是三个局地性沙尘暴区。据研究表明,早在白垩纪末(距今7000万年),就有风沙尘出现。据地方志记载公元351年甘肃武威一带就有强沙尘暴发生,造成房屋倒塌和人员与牧畜伤亡。在漫长的地质历史中沙尘暴显示出周期性变化,它与地质时期气候变化和地面沙尘物质的多少有关,遇气候暖湿时期,地面植被生长茂密,生态环境条件好,沙尘暴发生频率低;反之在冷干气候时期,则沙尘暴发生频率高。在我国西北地区的沙尘暴近半个世纪以来的变化特点是:20世纪50年代沙尘暴发生的日数最多;60年代前期略有降低,60年代后期降至最低;之后70年代稍有增加,80年代又处于逐渐减小的趋势,90年代又有明显的增加。我国沙尘暴的季节和月份变化特点是:春季最多,约占全年总数的一半,夏季次之,秋季(新疆地区为冬季)最少;按月份来看,4月发生频率最高,3月和5月次之,9月(新疆为12月或1月)最低,另外沙尘暴也有明显的日变化特征,主要发生在午后和傍晚。
沙尘暴的危害
沙尘暴,尤其是特强沙尘暴是一种危害极大的灾害性天气。当其形成之后,会以排山倒海之势滚滚向前移动,携带沙砾的强劲气流所经之处,通过沙埋、狂风袭击、降温霜冻和污染大气等方式,使大片农田受到沙埋或被刮走活沃土,或者农作物受霜冻之害;致使有的农作物绝收,有的大幅度减产;它能加剧土地沙漠化,对大气环境造成严重污染,对生态环境造成巨大破坏,对交通和供电线路等基础设施产生重要影响,给人民生命财产造成严重损失。我国受到沙尘暴的危害严重,特别是西北地区的工矿、交通、新兴城镇及其他水利、电力、煤田和油气井等设施,均受风沙危害或威胁,一旦出现沙风暴或黑风暴,受害尤为严重。1993年,一次特强沙尘暴的影响范围总面积约110万平方千米,涉及西北四省区的18个地市的72个县旗,1200多万人。死亡和丢失大小牲畜几十万只,受灾农田和果林与幼林等均达几十万公顷,数以百计的塑料大棚被毁,草场、牧场和盐场的基础设施、供电线路、公路和铁路等破坏都十分严重。此外,沙尘暴对西北地区的生态环境的破坏,大大加快了该地区的土地荒漠化的进程,其间接损失是无法估算的。另外降尘会对城市的大气造成污染,直接影响人们的健康。
沙尘暴的预防
一、建立沙尘暴的预报体系
沙尘暴的治理任务艰巨而繁重,许多问题未彻底明白(如每次沙尘暴物质源的准确地点),且人类驾驭自然的能力极其有限,所以沙尘暴的治理并非一朝一夕就能够完成。而且沙尘暴特别是黑风暴来临时来势凶猛,狂风呼啸,沙尘滚滚,遮天蔽日,有很大的恐怖感,极易造成人员伤亡和生命财产损失。因此目前建立准确的沙尘暴预报系统对我们来说尤为重要。在沙尘暴来临前进行比较准确的预报,提前做好防灾工作,如加强少年儿童的保护,避开危房以防墙壁倒塌致伤,保护牲畜,及时切断电源防止火灾等,可将损失减小至最低限度。
二、加强环境治理与环境保护
环境的破坏对沙尘暴的产生起了很大的作用,因此加强环境的治理对于减轻或减少沙尘暴显得尤为重要。与实施西部大开发战略相结合,从2000年起,国家将在西部地区新建“十大工程”,其中之一是中西部退耕还林(还草)和生态建设。这对遏制沙尘暴将起非常重要的作用。通过科学研究寻找比较准确的物质来源,对沙尘暴的源头进行重点治理,显得尤为重要。