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沙尘暴
据国家林业和草原局监测，此次沙尘天气主要起源于蒙古国南部和中国内蒙古中西部地区，据专家介绍，此次发生沙尘天气的主要成因有：一是中国冷空气活动仍处在活跃期，蒙古气旋和地面冷锋产生的风力较大，为沙尘天气发生提供了动力条件；二是前期气温回升较快，不稳定的空气状态为起沙提供了热力条件；三是前期蒙古国和中国沙尘源区降水偏少，土壤墒情偏差，加之目前植被尚未返青，地表裸露，不利于抑制沙尘天气发生。 
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沙尘暴源区-蒙古国戈壁滩景观
图片：李佳
舆论有时会认为人类活动造成土地沙化，才会引发沙尘暴。其实沙尘暴和土地沙化通常没有太大的因果关系。沙尘暴是指强风将地面尘沙吹起使空气很混浊，水平能见度小于1千米的天气现象。沙源、风力条件、热力条件是沙尘暴形成的三大要素。由于大陆腹地的荒漠区植被稀少、地表多裸露，加上冬季融冻之后地表物质松软、春夏之交风力加剧，使春夏之交成为沙尘爆发期。另外，我国北方地区的高大山地多以东西走向为主，西风或偏西风向东推进过程中不能遇到有效的阻挡，导致沙尘可以快速地迁移到东部。 
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浑善达克沙地：中国十大沙漠沙地之一，
位于内蒙古中部锡林郭勒草原南端
事实上，在全球气候变化背景影响下，全球风速在最近半个多世纪以来持续降低，中国北方地区的风速也同样具有持续降低的趋势，从而降低了扬沙及沙尘暴的发生频率。我国主要沙尘发生路径可以分为三条：东路、中路和西路。东路：从蒙古东中部南下，影响我国东北、内蒙古东中部和山西、河北及以南地区；中路：从蒙古中西部东南下，影响我国内蒙古中西部、西北东部、华北中南部及以南地区；西路：从蒙古西部和哈萨克斯坦东北部东南移，影响新疆西北部、华北及以南地区。因为中路与京津地区的距离最短，而且沙尘传输路径经过内蒙古浑善达克沙地，所以对京津地区影响也最大。
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黄土高原的丹霞地貌
沙尘暴主要发生于春季。而在青藏高原北部，沙尘暴主要发生于夏季，青藏高原南部，则主要发生于冬季。在沙尘暴的日变化上，每天13-18时是沙尘暴天气发生的高峰期，而南疆地区的沙尘暴天气多形成于每天的20-23时。在万年时间尺度上，沙尘暴形成是以东亚特殊的大气环流为背景，并与季风的强弱紧密联系在一起，其演化主要受地球轨道因素的控制。在千年时间尺度上，沙尘暴频发期对应于干冷的气候背景，近千年来，我国沙尘暴的频发期有5个。在百年时间尺度上，我国沙尘暴的发生频率与区域性的气候变化有关。沙尘暴的发生原因有些是由局地天气条件所致，而更多的是由大尺度天气系统造成。20世纪50年代以来，我国除青藏高原的部分地区外，年沙尘暴日数总体上呈递减趋势。 
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沙尘暴传输与堆积示意图
引用自pye和周力平论文
沙尘暴在漫长的地质时期一直存在。只是进入到人类历史时期“人类世”后，人们逐渐认识到沙尘暴对社会经济和生态环境具有一定的破坏作用，认为这是一种突发性的气象灾害和生态灾难。 
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美国沙尘暴期间的死亡谷国家公园停车场
千百万年来沙尘的持续堆积，孕育了我国的黄土高原，这里是中华文明诞生的地方。在黄土高原，地下厚达数百米的黄土、红土从何而来、因何而来、何时而来？我国黄土和第四纪研究的先驱、国家最高科技奖得主刘东生院士将黄土定义为“风力搬运、未经次生扰动的粉砂质土状堆积物”。中科院地质与地球物理所的郭正堂院士更是形象地将沙尘暴的源区——荒漠比作黄土的“母亲”、强劲的风力比作黄土的“父亲”。关于沙尘暴的前世，第四纪科学家们在黄土高原上的黄土——红土地层中，找到了至少2200万年以来风成“沙尘”连续不断堆积的证据，尽管在260万年前，黄土高原似乎更应该被称为“红土高原”（如今看到的彼时形成的红土地层要比黄土地层更加“发红”）。更奇妙的是，在冰期（寒冷时期）和间冰期（温暖时期）交替出现的第四纪（260万年前至今），黄土高原在冰期时发育黄土层，在间冰期发育古土壤层。前者的粉尘堆积较厚，后者的粉尘堆积较薄。这似乎指示了在不同的历史时期粉尘输送的多寡，即沙尘暴发生的多少。丁仲礼院士更是在不同地点的黄土地层中发现自西北向东南粉尘颗粒由粗变细等自然韵律，从而指示了古代沙尘的来源方向及其风力情况。可以说，黄土高原见证了沙尘暴的前世今生。与此同时，那些古老的地质历史时期的沙尘暴，除了飘落在陆地上的粉尘，更有甚者可以漂洋过海，堆积在北太平洋的海底、甚至到北美大陆。科学家们通过对深海沉积物和北美黄土的追根溯源，业已证实这些粉尘部分来自于亚洲内陆。通过类似的研究，地质学家和古气候学家重建了千百万年以来全球的气候变化特征…… 
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沙漠中的沙尘暴
长期以来人们更加关注沙尘暴、沙尘过程和沙尘气溶胶给人类的生活和财产的危害性即其环境负面效应。沙尘暴，作为一种灾害性天气，影响大气环境质量，以大风的形式破坏建筑物、树木等，以风沙流的形式破坏农田、铁路、草场等，造成财产损失，对人们的日常生活和身心健康造成困扰。此其弊也，不再赘述。从大陆或全球尺度上看，沙尘暴则在全球的气候和生态中扮演着重要的角色。例如，漂浮在大气里的沙尘气溶胶通过自身的光学特性以及与云、水汽等因子的相互作用，影响大气辐射，对气候变化产生重要影响，如“阳伞效应”“冰核效应”等。此外，沙尘粒子在传输过程中由于干、湿沉降作用落在冰川和积雪地表，可以改变减小这类地表的对太阳辐射的反照率，从而使更多的短波能量被地表吸收，加快冰雪的融化。沙尘具有中和酸雨效应。沙尘作为我国西北地区的重要生物地球化学循环物质，沙尘所携带的碳酸盐和自由可溶盐可以与大气中工业排放的大量酸性离子发生中和，从而减少酸沉降，这就是沙尘的中和酸雨效应。现在，科学家已经初步测算出沙尘暴对酸雨的影响，沙尘及土壤粒子的中和作用使我国北方降水的ph值增加0.18～2.15，韩国增加0.15～0.18，日本增加0.12～0.15。沙尘暴之“铁肥效应”。沙尘是海洋初级生产力限制性营养元素（如氮、磷、硅、铁）的重要来源。在远离大陆河流带来的陆地碎屑物质输入的大洋，沙尘是生物可利用性营养物质的最主要来源。全球海洋中存在高营养低叶绿素（对浮游植物来说较为“贫瘠”）的海区，在这些海区中铁元素为浮游植物光合作用的主要限制因子，铁的增加会促进海洋的初级生产，而海洋中浮游生物量的增加可消耗大量的碳，并可以通过“生物泵”的作用向深海埋藏，进而降低大气中温室气体co2的浓度而影响气候。高营养低叶绿素海区占全球海洋面积的20%，主要包括赤道太平洋、亚极地太平洋、广阔的南大洋以及个别的强上升流区（如美国加利福尼亚和秘鲁的上升流区）。亚洲沙尘可以影响到赤道太平洋和亚极地太平洋的高营养低叶绿素海区，而作为南半球沙尘的主要源区，澳洲沙尘是南大洋海区铁供应的重要来源。来自我国西北的沙尘，可能约有一半最后被输送到中国海区以及遥远的北太平洋，并能够引起某些海区初级生产力的大幅度上升。沙尘暴促进土壤形成。沙尘暴把表层土壤从一个地方搬运到另一地方，当沙尘落到陆地上经过发育即形成了可以满足植物生长的肥沃土壤。根据北京市多年监测的降尘数据，北京市的降尘主要来自于境内扬尘。2002年3月20日—22日一场特大沙尘暴席卷北京，这次特大沙尘暴给北京土壤带来了富含粉砂粒的尘土约2.44万吨。粉砂粒由于物理性能良好，能较好地满足植物对养分、空气、水分的需要，是植物生长最适宜的物理颗粒，而粉砂粒又是北京土壤中所短缺的，大量的粉砂粒侵入到北京土壤中，为北京土壤物理性质的改善起到良好作用，也给北京土壤提供了丰富的天然物理肥料。由于林地能有效降低林内及其周边的气流流速，当含尘量较多的气流通过林地时，就会有较多的粉尘沉降于林地庇护区内，这对林地土壤的再造和保持具有重要的意义。可以说沙尘暴对自然百利而无一害，对人类则百利而唯一害。沙尘暴广泛发生在世界各地，特别是亚热带地区；在中纬度的旱地区域更是家常便饭。但更多情况下沙尘暴发生在受人类干扰严重的干旱地区。一旦长期干旱导致表土干化，大风一刮沙尘暴必起无疑。除了我国北方地区和蒙古国，全球沙尘暴的源地主要包括非洲的撒哈拉沙漠、北美中西部和澳大利亚等地区。此外，西亚地区沙尘暴活动中心主要在约旦沙漠、巴格达与海湾北部沿岸之间的下美索不达米亚、阿巴斯附近的伊朗南部海滨，稗路支到阿富汗北部的平原地带。中亚地区哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦及土库曼斯坦都是沙尘暴频繁影响区，其中心在里海与咸海之间沙质平原及阿姆河一带。虽然沙尘暴通常是一种自然现象，但人类不顾自然规律的逆天作为，也容易招来沙尘暴灾害。20世纪30年代，美国南方大草原处于经济萧条期的农民和牧场主过度开垦土地，造成严重的土地退化，沙尘暴不停地袭来。1934年5月11日，震惊世界的特大沙尘暴——“黑风暴”横扫美国2/3的领土，从西海岸到东北海岸刮起了约3亿吨表土，不仅导致了大量百姓流离失所，而且还导致了土地状况的剧变，令土地变得贫瘠。从1940年开始，美国采取了一系列综合的防治措施，启动了“大草原各州林业工程”，通过立法成立了土壤保持局，鼓励各州采取土壤保持措施，鼓励免耕和保护性耕作，以期避免黑风暴的造访。实际上，三北防护林不应该为沙尘暴频发“背锅”：其一，在我国，相对于沙尘暴广阔的源区，三北防护林的植被面积较小，在春季这段时间阻挡沙尘暴的作用就有限。其二，冷空气和大风影响范围垂直方向主要是在千米以上高空，20.png?30米高的防护林可阻挡住部分地表的较粗的颗粒物，但远不能挡住被大风带上高空的较细的颗粒物。三北防护林作为一项综合性重大生态工程，以及京津风沙源治理工程、草原沙化防治和退牧还草工程等，对改善三北地区生态环境起到了重要作用，间接也改善了下垫面的自然条件，但三北防护林并不是“治疗”沙尘暴的“专用药”和“特效药”。我国的防护林建设已经做得很好了，在这样的情况下，春季沙尘暴天气也无法避免，如果没有防护林呢？后果将更加不堪设想。
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敦煌高大沙山、防护林、葡萄种植园
积雪有效阻挡了就地起沙，而冰雪消融之际则是起沙之时
摄影：崔桂鹏沙尘暴无国界，境外沙尘暴灾害随时有可能进入我国，周边国家（中亚一路、蒙古一路）沙尘暴的威胁始终存在，荒漠化防治需要全球治理。天然沙漠、沙化和荒漠化土地提供了丰富的沙源，既然人类不可能消灭沙漠，也就无法消灭沙尘暴。沙尘暴不能消灭，但土地沙化可防可治，这方面我国已经取得了举世瞩目的成就。荒漠化防治是减少沙尘暴频率和危害的有效手段。沙尘暴是自然过程和自然现象，我们要接受沙尘暴的客观存在。仅依靠植树造林来阻挡沙尘暴显然是不现实的，在适合造林的地方造林，适合种草的地方种草，只能存在荒漠的地方就继续存在荒漠。目前，我国西北地区对自然不合理的过度开发业已得到遏止。今后，重视生态用水配给，增加生态用地供给，牵住“水”和“地”这个牛鼻子，是改善生态环境的必由之路，统筹推进山水林田湖草沙冰系统治理任重道远。科学认识沙尘暴，人人参与荒漠化防治，尊重自然规律、顺应自然法则，为维护生态系统做最大考量才是长久之道。
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