概述

沙塵暴(dustorsandstorm)也稱沙暴或塵暴。強風將地面塵沙吹起使空氣很混濁,水平能見度小于1km的天氣現(xiàn)象,冬春季在沙漠地區(qū)午后和長期缺雨的干松土地上常見。中國西北內(nèi)陸不少地區(qū)每年沙暴日數(shù)達30天以上,東南地區(qū)罕見。中國草原地區(qū)俗稱沙塵暴為黃毛風。

國外也有將沙暴和塵暴加以區(qū)別的。把含有l(wèi)mm左右直徑粗沙的強風定為沙暴。沙暴中的大部分沙粒在3—5m的近地面層內(nèi),很少伸達10-20m以上的空中,常因地面白天增熱引起的強風所造成,夜晚則消失,主要發(fā)生于沙漠地區(qū)。而塵暴則是指大面積區(qū)域出現(xiàn)的充滿細沙塵的強風。在它出現(xiàn)前,往往經(jīng)歷一段時期的干旱。塵暴會突然出現(xiàn),且常有達數(shù)千米之長和千米之高的塵壁為前導,還常有塵卷伴生。美國科羅拉多(colorado)等州常見,并稱為“碗狀塵暴”。埃及、蘇丹一帶的沙漠地區(qū)稱沙(塵)暴為哈布塵暴(有Haboob,habbub,habub,habbob,habbub等多種拼法)。

沙塵暴的外觀

1﹒風沙墻聳立:大陸強沙塵暴多從西北方向或西方推移過來,也有少數(shù)從東方推移過來。幾乎所有的沙塵暴來臨時,我們都可以看到風刮來的方向上有黑色的風沙墻快速地移動著,越來越近。遠看風沙墻高聳如山,極像一道城墻,是沙塵暴到來的前鋒。

2﹒漫天昏黑:強沙塵暴發(fā)生時由于刮起8級以上大風,風力非常大,能將石頭和沙土卷起。隨著飛到空中的沙塵越來越多,濃密的沙塵鋪天蓋地,遮住了陽光,使人在一段時間內(nèi)看不見任何東西,就像在夜晚一樣。

3﹒翻滾沖騰:刮黑風時,靠近地面的空氣很不穩(wěn)定,下面受熱的空氣向上升,周圍的空氣流過來補充,已致于空氣攜帶大量沙塵上下翻滾不息,形成無數(shù)大小不一的沙塵團在空中交匯沖騰。

4﹒流光溢彩:風沙墻的上層常顯黃至紅色,中層呈灰黑色,下層為黑色。上層發(fā)黃發(fā)紅是由于上層的沙塵稀薄,顆粒細,陽光幾乎能穿過沙塵射下來之故。而下層沙塵濃度大,顆粒粗,陽光幾乎全被沙塵吸收或散射,所以發(fā)黑。風沙墻移過之地,天色時亮時暗,不斷變化。這是由于光線穿過厚薄不一、濃稀也不一致的沙塵帶時所造成的。

沙塵暴天氣成因及物理機制

  沙塵暴天氣成因:有利于產(chǎn)生大風或強風的天氣形勢,有利的沙、塵源分布和有利的空氣不穩(wěn)定條件是沙塵暴或強沙塵暴形成的主要原因。強風是沙塵暴產(chǎn)生的動力,沙、塵源是沙塵暴物質(zhì)基礎(chǔ),不穩(wěn)定的熱力條件是利于風力加大、強對流發(fā)展,從而夾帶更多的沙塵,并卷揚得更高。

除此之外,前期干旱少雨,天氣變暖,氣溫回升,是沙塵暴形成的特殊的天氣氣候背景;地面冷鋒前對流單體發(fā)展成云團或颮線是有利于沙塵暴發(fā)展并加強的中小尺度系統(tǒng);有利于風速加大的地形條件即狹管作用,是沙塵暴形成的有利條件之一。

  沙塵暴形成的物理機制:在極有利的大尺度環(huán)境、高空干冷急流和強垂直風速、風向切變及熱力不穩(wěn)定層結(jié)條件下,引起鋒區(qū)附近中小尺度系統(tǒng)生成、發(fā)展,加劇了鋒區(qū)前后的氣壓、溫度梯度,形成了鋒區(qū)前后的巨大壓溫梯度。在動量下傳和梯度偏差風的共同作用下,使近地層風速陡升,掀起地表沙塵,形成沙塵暴或強沙塵暴天氣。

沙塵暴主要危害方式

⑴強風:攜帶細沙粉塵的強風摧毀建筑物及公用設(shè)施,造成人畜亡。

⑵沙埋:以風沙流的方式造成農(nóng)田、渠道、村舍、鐵路、草場等被大量流沙掩埋,尤其是對交通運輸造成嚴重威脅。

⑶土壤風蝕:每次沙塵暴的沙塵源和影響區(qū)都會受到不同程度的風蝕危害,風蝕深度可達1~10厘米。據(jù)估計,我國每年由沙塵暴產(chǎn)生的土壤細粒物質(zhì)流失高達106~107噸,其中絕大部分粒徑在10微米以下,對源區(qū)農(nóng)田和草場的土地生產(chǎn)力造成嚴重破壞。

⑷大氣污染:在沙塵暴源地和影響區(qū),大氣中的可吸入顆粒物(TSP)增加,大氣污染加劇。以1993年“5.5”特強沙塵暴為例,甘肅省金昌市的室外空氣的TSP濃度達到1016mg/m3,室內(nèi)為80mg/m3,超過國家標準的40倍。2000年3—4月,北京地區(qū)受沙塵暴的影響,空氣污染指數(shù)達到4級以上的有10天,同時影響到我國東部許多城市。3月24—30日,包括南京、杭州在內(nèi)的18個城市的日污染指數(shù)超過4級。

沙塵暴天氣的危害

沙塵暴天氣是我國西北地區(qū)和華北北部地區(qū)出現(xiàn)的強災(zāi)害性天氣,可造成房屋倒塌、交通供電受阻或中斷、火災(zāi)、人畜傷亡等,污染自然環(huán)境,破壞作物生長,給國民經(jīng)濟建設(shè)和人民生命財產(chǎn)安全造成嚴重的損失和極大的危害。沙塵暴危害主要在以下幾方面:

1、生態(tài)環(huán)境惡化:出現(xiàn)沙塵暴天氣時狂風裹的沙石、浮塵到處彌漫,凡是經(jīng)過地區(qū)空氣渾濁,嗆鼻迷眼,呼吸道等疾病人數(shù)增加。如1993年5月5日發(fā)生在金昌市的強沙塵暴天氣,監(jiān)測到的室外空氣含塵量為1016毫米/立方厘米,室內(nèi)為80毫米/立方厘米,超過國家規(guī)定的生活區(qū)內(nèi)空氣含塵量標準的40倍。

2、生產(chǎn)生活受影響:沙塵暴天氣攜帶的大量沙塵蔽日遮光,天氣陰沉,造成太陽輻射減少,幾小時到十幾個小時惡劣的能見度,容易使人心情沉悶,工作學習效率降低。輕者可使大量牲畜患染呼吸道及腸胃疾病,嚴重時將導致大量“春乏”牲畜死亡、刮走農(nóng)田沃土、種子和幼苗。沙塵暴還會使地表層土壤風蝕、沙漠化加劇,覆蓋在植物葉面上厚厚的沙塵,影響正常的光合作用,造成作物減產(chǎn)。

3、生命財產(chǎn)損失:1993年5月5日,發(fā)生在甘肅省金昌、威武、民勤、白銀等地市的強沙塵暴天氣,受災(zāi)農(nóng)田253.55萬畝,損失樹木4.28萬株,造成直接經(jīng)濟損失達2.36億元,死亡50人,重傷153人。2000年4月12日,永昌、金昌、威武、民勤等地市強沙塵暴天氣,據(jù)不完全統(tǒng)計僅金昌、威武兩地市直接經(jīng)濟損失達1534萬元。

4、交通安全(飛機、汽車等交通事故):沙塵暴天氣經(jīng)常影響交通安全,造成飛機不能正常起飛或降落,使汽車、火車車廂玻璃破損、停運或脫軌。

沙塵暴的小小益處

沙塵暴的危害有目共睹,但很少有人知道,沙塵暴并非“有百害而無一利”。它在作惡多端的同時,其實還做了一些好事。

沙塵暴對人類有益的一面,除了人們公認的造就黃土高原以外,堿性的沙塵進入大氣中可以與空氣中的酸性物質(zhì)中和,達到抑制酸雨的效果?,F(xiàn)在科學家已經(jīng)測算出沙塵暴對酸雨的影響,即沙塵及土壤粒子的中和作用使我國北方降水的PH值增加0.18~2.15,韓國增加0.15~0.18,日本增加0.12~0.15。此外,它從沙漠地帶帶走的營養(yǎng)成分落到海洋,為魚類提供了充足的養(yǎng)料。

專家指出:總體而言,沙塵暴天氣作為自然災(zāi)害的一種,“弊大于利”,在全球范圍內(nèi)都有較大的負面影響。