空气中的沙尘是如何形成？

空气中的沙尘是如何形成？

冬末春季发生大范围的沙尘暴后，受强风扬起的沙尘造成空气中含有大量尘土，遮蔽了当地日照，能见度甚至为零，因此超强的沙尘暴又称为黑风暴。沙尘暴会造成人民生命财产及农业的重大损失。沙尘暴主要发源于沙漠化的地区，土质松软、地面干燥、地表没有植被。一旦在大范围空气很不稳定及地面风速很大条件下，很容易将地表沙尘吹起，进入空气中而形成沙尘天气。
沙尘暴发生后，颗粒较大的沙尘大多在影响源地或邻近地区后；即沉降到地面，颗粒较小的粒子可以向上传送到1000至3000米高空，再借由西风带的气流向东传送。在传送的过程中，一部分因扩散或稀释，使得沙尘随传送的距离愈远；浓度愈低，一部分在传送过程中，受到沉降或降雨(雪)的作用而到达地面。中国西北方的沙尘可东移到日本、韩国及10000公里外的夏威夷，往南可影响到台湾、香港，甚至达菲律宾，影响范围相当辽阔。
沙尘暴传送到数千公里外的其它地区后，造成当地能见度及大气中悬浮粒子增加，影响该地空气品质。至于受沙尘影响的时间或范围，则需视源地沙尘暴发生的规模、延续时间，以及远地的气象条件是否于沙尘传送有利。依观测记录，短则数小时，影响能见度，长则一星期，甚至造成泥雨的现象。
沙尘天气分为浮尘、扬沙、沙尘暴三类：
浮尘：悬浮在大气中的沙或土壤粒子，使水平能见度小于10公里的天气现象；
扬沙：风将地面沙尘吹起，使空气相当混浊，水平能见度在1—10公里以内的天气现象；
沙尘暴：强风将地面尘沙吹起，使空气很混浊，水平能见度小于1公里的天气现象；当水平能见度小于500米时，为强沙尘暴。
根据研究显示，沙漠地区的沙尘为地球中悬浮粒子的主要来源，单是撒哈拉沙漠的沙尘即占了全球大气中25%的悬浮微粒量。我国西北地区位于中亚沙漠区中，世界四大沙漠区的第二位(依序为中非、中亚、北美及澳大利亚)，因此中国西北区沙尘对东亚的大气环境的影响不容忽视。沙尘暴发生的条件为：
地表性质：土质松软、干燥、无植被或草木生长及没有积雪。
气象条件：强烈而持久的地面风、垂直不稳定的气象条件及没有降雨降雪天气现象。
中国西北地区各大沙漠面积总和近六十万平方公里，主要源地位于北纬35度以北，东经125度以西的中国西北和华北、蒙古一带，包括新疆、甘肃、河套、内蒙古、蒙古等地区。此一区域年降雨量都在400mm以下，且季节分布相当不平均，为东亚发生沙尘暴天气现象的主要源地。冬末春季为沙尘暴发生的主要季节，其中以3月至5月发生频率最高，占全年的60%以上，且每年发生沙尘暴的次数不一。
影响中国华北大部分地区，特别是北京沙尘天气的沙尘的境外来源地主要是蒙古国。而影响中国北疆地区沙尘天气的境外沙尘源地主要位于哈萨克斯坦和俄罗斯境内的荒漠化地带。
影响中国东部地区沙尘天气的主要是蒙古低涡系统。蒙古低涡形成后，一般首先卷起当地的沙尘并逐渐南下。在移动过程中，低涡尾部的幅合上升气流将沿途沙尘源地的沙尘一并卷入低涡中，向下游输送。北京正处于下风向地区，深厚低涡系统往往给北京带来沙尘天气。
影响北京地区沙尘天气的移动路径主要包括两条：北路从蒙古国东、西部地区，经内蒙古浑善达克沙漠西部、化德、张家口至北京；西路起于甘肃哈密市以东至内蒙古阿拉善盟的中蒙边境，沿河西走廊、贺兰山南，经毛乌素沙漠和乌兰布和沙漠、呼和浩特市和张家口，最终到达北京。发生在新疆塔克拉玛干沙漠边缘的沙尘暴在遇到强大系统过境时，会形成远距离输送，可以影响到北京地区。
根据沙尘暴发生频率、强度、沙尘物质组成与分布、生态现状、土壤水分含量、水土利用方式和强度，结合区域环境背景将我国北方划分出4个主要沙尘暴中心和源区：1、甘肃河西走廊及内蒙古阿拉善盟；2、南疆塔克拉玛干沙漠周边地区；3、内蒙古阴山北坡及浑善达克沙地毗邻地区；4、蒙陕宁长城沿线。上述沙尘暴多发地区的沙尘也常随西风和西北气流输送到华北及长江中下游，形成沙尘天气。
沙尘暴频频发生是生态环境恶化的标志之一。我国沙漠、戈壁和沙漠化土地面积已达165.3万平方公里，并正以每年2460平方公里的速度发展。土地沙漠化东西部有很大的差别。以贺兰山为界，以西受西北干旱气候控制，缺少降雨，土地利用为绿洲灌溉农业区。沙漠化的因素和表现形式主要是水资源调配不当，下游农耕地因缺水撂荒或沙漠与绿洲过渡带的盲目开垦、樵采及过牧引起，或草场因地表水枯竭、地下水位下降导致天然植被死亡，风蚀量增大。东部受东亚季风的影响，夏秋有一定量的降水，沙漠化主要发生在农牧交错带，冬春干旱季节，由滥垦、草场严重超载或过牧退化、樵采引起，以农耕地土壤沙化、砾质化、灌丛沙漠化和沙地活化为主要形式。 20世纪初美国大规模开发西部土地，导致30年代震惊世界的"黑风暴"；60年代，前苏联开垦哈萨克斯坦卡拉库姆荒漠周围土地同样出现强烈的沙尘暴。美国30年代以后，对西部的建设和改造中大力调整农业种植结构，采取不同成熟期和不同播种期作物间作、套种和作物留茬，大力推行免耕法及改革农机具等一套行之有效的方法；前苏联60年代以后，对中亚的建设和改造中重视兴修水利工程、大力建设农田防护林网都收到了比较好的效果。为世界提供了两种不同的防治沙尘暴技术模式---简称农业措施（美国）和林业措施（前苏联）。我们应汲取世界其它沙尘暴多发地区的成功经验，制订适合我国国情的恢复生态策略和方针。
沙尘暴是由天气过程和地面过程共同作用的产物。但是目前人类控制天气的能力还很有限，减缓沙尘暴灾害频度与强度的关键在于搞好地面的生态保护与建设。坚持"预防为主、保护优先、防治并重"的生态保护与建设方针；建立和完善生态保护的法规和政策体系，停止导致生态环境继续恶化的一切生产活动，对于超出生态承载能力的地区要采取一定的生态移民措施。
沙尘暴可能诱发过敏性疾病、流行病及传染病。据他解释，通常情况下，人的鼻腔、肺等器官对尘埃有一定的过滤作用，但沙尘暴这种剧烈天气现象带来的细微粉尘过多过密，极有可能使患有呼吸道过敏性疾病的人群旧病复发。即使是身体健康的人， 如果长时间吸入粉尘，也会出现咳嗽、气喘等多种不适症状，导致流行病发作。此外，大风跨越几千公里，将沿途的病菌吹到下风向地区，其中可能包括一些传染病菌。
沙尘对人体的呼吸系统危害最大，人们不可轻视。特别是抵抗力较差的老年人、婴幼儿以及患有呼吸道过敏性疾病的人群，更应该呆在门窗紧闭的室内，尽可能远离粉尘源，一旦发现身体有明显不适感，必须立刻到医院查清病因。
必须在室外活动时，最好用湿毛巾、纱巾保护眼睛和口，但需要提醒的是，这种简单防护对病毒不起作用。在沙尘暴退去前，建筑工人、清洁工人都应该暂时停止户外操作。他还建议人们多喝水，多吃清淡食物，不要购买街头露天食品。
我们希望沙尘暴有绝迹的一天，但事实上这样的想法几乎没有实现的可能，我们可以在沙尘暴的形成条件上做一些分析。沙尘暴的形成要具备三个条件，首先风是沙尘暴的原始驱动力。其次是沙源，如果没有沙源和很细的沙土等基本物质，光有大气环流也不会形成沙尘暴。第三，地表受热后（一般是在干旱的条件下）产生一种不稳定的上升气流，把地面的沙子带到高空，从而形成沙尘暴，这就是沙尘暴形成的三个主要原因。要问沙尘暴什么时候能到头，首先得问这三个因素是不是会有结束的时候。
我国林科院曾经利用分布在全国的1000多个观测站、10年的观测资料来模拟干旱半干旱地区的条件做了一些实验，结果表明，预计到2050年，我国的干旱区还在扩大，沙尘暴的来源还会存在的。再加上我们又不可能左右全球变暖和大气环流，从这样的角度来说，自然因素好象对沙尘暴的发生起了主导作用。但我们应该看到这里面有很多人类的活动加剧了它，沙尘暴是土地沙化、荒漠化的一种表现，虽然想要恢复到“风吹草低见牛羊”那样的状态不太可能，但我们并不悲观，我们可以采取退耕还林草、防沙治沙工程、三北防护林等手段来减少沙源。
客观地讲，我国的沙尘暴是很容易影响到日本、朝鲜等国的，但他们遭受的程度肯定比我们轻得多。我的一个日本同行曾经说过，沙尘天气虽然不好，但真正来的时候并不一定是有害的。我们知道尘土是富含钙质的，它可以中和酸性的如二氧化硫等物质，对于日本这样一个酸雨多发国来说，也是有好处的。就算这些尘土没力气飞那幺远，在中途掉进了海里，它对于海洋生物来说也是不可多得的营养品。