沙尘暴的危害及其防治

摘要：沙尘暴是指强风扬起地面沙尘，使空气变得混浊，水平能见度低于1km的恶劣天气现象。在气象学中规定，凡水平方向有效能见度小于1km的风沙现象，称为沙尘暴。沙尘暴是风力侵蚀的一种极端现象，不同于浮尘和扬沙天气。它主要发生于干旱、半干旱地区，但也波及到半湿润乃至湿润地区。近年来我国沙尘暴天气出现时间之早，频率之高，强度之大，范围之广，为国内外所罕见。沙尘暴既是一种气象灾害，也是生态环境恶化的征兆。沙尘暴形成的原因：一是地面上的沙尘物质；二是大风；三是不稳定的空气状态，四是干旱的气候环境；此外还有厄尔尼诺及拉尼娜现象。沙尘暴的危害：生态环境恶化；土地资源减少；人民生产生活受影响；影响交通、电力等基础设施运行；影响农业生产；造成生命财产损失。沙尘暴治理对策：大力搞好植树造林和种草，加大植被覆盖率；增强防治意识，加强对沙尘暴天气的预警能力；遏制沙漠化的进展；减少人为破坏因素。

关键字：沙尘暴　恶劣天气　厄尔尼诺现象　拉尼娜现象

沙尘暴是指强风扬起地面沙尘，使空气变得混浊，水平能见度低于1km的恶劣天气现象。在气象学中规定，凡水平方向有效能见度小于1km的风沙现象，称为沙尘暴[1,2]。沙尘暴是风力侵蚀的一种极端现象，不同于浮尘和扬沙天气。它主要发生于干旱、半干旱地区，但也波及到半湿润乃至湿润地区。近年来我国沙尘暴天气出现时间之早，频率之高，强度之大，范围之广，为国内外所罕见。沙尘暴既是一种气象灾害，也是生态环境恶化的征兆。

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[3]。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，沙漠及边缘多于其它地区。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。

我国沙尘暴的季节和月份变化特点是：春季最多，一方面由于春季冷暖交替频繁、大风日数多、风速大；另一方面北方冬春降水量稀少、蒸发量大、空气干燥，土壤表层含水量低、疏松；而且多分布于沙土地、植被少、大风多的半干旱干旱气候区域，所以春季沙尘暴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，因为这是一天中空气最不稳定的时段。

沙尘暴对人类生活环境的影响较大，尤其是北方地区，每年沙尘都会侵占大量人类可使用的土地。因此，认识沙尘暴的危害，对其进行防治和利用已成为现今人类所关注的问题之一。

1　沙尘暴形成的原因

中国的沙尘暴主要来自西部，那里是全球四大沙尘暴区之一的中亚沙尘区，为全球现代沙尘的高活动区之一。近几十年来，由于人为破坏，环境日益的恶化，造成沙尘暴灾害频繁发生。沙尘暴形成原因很多，主要有以下几点：

1．1 沙尘暴形成的条件和物理机制

沙尘暴的形成必须具备四个条件：一是地面上的沙尘物质，它是形成沙尘暴的物质基础；二是大风，这是沙尘暴形成的动力基础，也是沙尘暴能够长距离输送的动力保证；三是不稳定的空气状态，这是重要的局地热力条件，沙尘暴多发生于午后傍晚说明了局地热力条件的重要性；四是干旱的气候环境。除此之外，前期干旱少雨，天气变暖，气温回升，是沙尘暴形成的特殊的天气气候背景；地面冷锋前对流单体发展成云团或飑线是有利于沙尘暴发展并加强的中小尺度系统；有利于风速加大的地形条件即狭管作用，是沙尘暴形成的有利条件之一[5-7]。

沙尘暴形成的物理机制：在极有利的大尺度环境、高空干冷急流和强垂直风速、风向切变及热力不稳定层结条件下，引起锋区附近中小尺度系统生成、发展，加剧了锋区前后的气压、温度梯度，形成了锋区前后的巨大压温梯度。在动量下传和梯度偏差风的共同作用下，使近地层风速陡升，掀起地表沙尘，形成沙尘暴或强沙尘暴天气。

1．2 厄尔尼诺及拉尼娜现象

　　沙尘暴与厄尔尼诺现象及拉尼娜现象有一定关系。厄尔尼诺现象是指秘鲁外海及赤道太平洋地区海水温度的持续异常偏高的现象，它是海洋与大气相互作用的一个突出表现，它的活动改变了大气动力、热力和水分状况，因而影响大气环流的形势，加剧热带东风急流，从而引起气候异常。拉尼娜现象指反厄尔尼诺现象，指赤道中东太平洋海表异常降温的现象，它会扰乱下沉的环流状况，并进一步影响其他地区。科学家们认为2001年我国强沙尘天气陡增就是因为处于拉尼娜现象的高峰期所致。20世纪70年代，拉尼娜现象占优势，我国北方由寒潮大风所引起的强沙尘天气出现很频繁；80～90年代，厄尔尼诺现象事件占优势，强沙尘天气出现较少[1]。

1．3气候干燥多风、少雨干旱

　　沙尘暴是沙化的产物，沙尘暴频发期均处于干旱期，近几年来我国西部冬季温差增大，强冷空气活动频繁，大风频发，为沙化土地扩展提供了动力条件，春季温度增幅大，使大气层处于不稳定状态，遇冷压冷风过境。极易形成大风天气。沙尘暴--fJ，顿时狂风大作，沙尘扬，气压猛升，温度剧降[1]。

　　少雨干旱有助于沙尘暴的发生。如2000年我国北方部分地区发生近50年来最严重的持续干旱，干旱使土质疏松为沙尘暴提供了地面条件；加之春天华北和西北东部气温偏高，为近40年以来所少见，降水又稀少，植被尚未形成，且在每次大风到来之前均没有可以抑制扬沙的明显降水过程，致使解冻后大面积表层土壤干燥、疏松，因此引起多次强沙尘天气[1,4]。

1．4植被稀少、土地沙漠化

我国北方生态环境的恶化和沙漠化土地的不断扩展以及沙漠化程度的不断加重，也是沙尘暴频频发生的重要原因。有关专家研究发现，尘土并非来自大沙漠腹地，而是主要来自沙漠边缘正在沙化的草地、耕地、抛荒地。我国西北许多地区人口过快增长，“古已有之”的垦荒现象至今屡禁不止。冬春季节干燥裸露的薄土层经不住西伯利亚强风的吹掠，2～3年之后就沙石尽现，相当一部分沦为戈壁荒漠。20世纪60、70年代，数万知青开进锡林浩特大草原开荒种地，对草原植被造成了不可估量的破坏，相当多的耕地后来成了公顷产量不足1t的低产田，4万hm2耕地被迫弃耕，美丽的草原也面临着沙化的威胁[1,4]。

1．5沙源丰富

　　地表丰富的沙源是沙尘暴的基础。我国是亚洲沙质荒漠广泛发育的地区，沙漠和沙地广布于荒漠、半荒漠及草原地区．总面积达171万平方公里，90％以上分布在西北地区。其中位于南疆的塔克拉玛干沙漠面积33.76万平方公里，是我国最大也是世界著名的大沙漠；北疆的古尔班飞通古特沙漠面积4.88万平方公里，在全国位居第二；我国中东部沙区也是沙漠分布最多的地区，自东北向西南分布有呼伦贝尔、科尔沁、浑善达克、库布齐、毛乌素、乌兰布和、腾格里、巴丹吉林、甘肃河西走廊绿洲外缘沙漠、青海柴达木等处沙漠和沙地，总面积达26.9万平方公里。上述沙漠区受干旱气候和地表营力的影响，地表物质以物理风化为主，质地轻粗松散，沙源丰富，为沙尘暴形成创造了条件[4]。

1．6水资源遁破坏

　　在西部地区，河流的水源是经济建设和生命系统的命脉，但由于历史原因，许多山川的森林急剧减少，雪线上移，高山涵养水源下降，造成雨季洪水泛滥，冬季无水供给，河流干枯现象突出。近十年来自然生态环境严重恶化，加上北方强冷空气南下引起的“狭管效应”，北临腾格里和巴丹吉林沙漠，面积达12万平方公里的戈壁和沙地、绵延1000多公里的河西走廊地区以及内蒙古阿拉善盟地区，目前已经成为中国北方强度最大的沙尘暴策源地[4]。

2　沙尘暴的危害

沙尘暴可称得上是我国现今最重大的气象和环境灾害之一。因为大风加上浓密的沙尘，其危害非同一般。沙尘暴天气是中国西北地区和华北北部地区出现的强灾害性天气，可造成房屋倒塌、交通供电受阻或中断、火灾、人畜伤亡等，污染自然环境，破坏作物生长，给国民经济建设和人民生命财产安全造成严重的损失和极大的危害。沙尘暴危害主要在以下几方面：

2．1生态环境恶化

出现沙尘暴天气时狂风裹的沙石、浮尘到处弥漫，凡是经过地区空气浑浊，呛鼻迷眼，呼吸道等疾病人数增加。如1993年5月5日发生在金昌市的强沙尘暴天气，监测到的室外空气含尘量为1016毫米/立方厘米，室内为80毫米/立方厘米，超过国家规定的生活区内空气含尘量标准的40倍[4,9]。

2．2土地资源减少

　　沙尘暴使我国本来就十分有限的土地资源减少，质量下降。近半个世纪以来，我国因沙化而退化的耕地达到772．2万hm2，退化草地1亿余hm2。我国的沙化土地面积由20世纪50～60年代平均每年扩展1560km2发展到90年代每年扩展2460km2，相当于每年损失1个中等县的土地面积。我国有5万多个村庄经常受到风沙危害，成千上万的农牧民成为“生态难民” [1,4]。　

2．3人民生产生活受影响 　　

沙尘暴天气携带的大量沙尘蔽日遮光，天气阴沉，造成太阳辐射减少，几小时到十几个小时恶劣的能见度，容易使人心情沉闷，工作学习效率降低[1,9]。轻者可使大量牲畜患染呼吸道及肠胃疾病，严重时将导致大量“春乏”牲畜死亡、刮走农田沃土、种子和幼苗。沙尘暴还会使地表层土壤风蚀、沙漠化加剧，覆盖在植物叶面上厚厚的沙尘，影响正常的光合作用，造成作物减产。沙尘暴还使气温急剧下降，天空如同撑起了一把遮阳伞，地面处于阴影之下变得昏暗、阴冷。

2．4影响交通、电力等基础设施运行

影响交通安全（飞机、火车、汽车等交通事故）。沙尘暴天气经常影响交通安全，造成飞机不能正常起飞或降落，使汽车、火车车厢玻璃破损、停运或脱轨[9]。

　　发生强沙尘暴时，由于天气的能见度差，交通事故大量增加，飞机、火车、汽车常被迫停运[9]。我国的3000余km铁路、3万km公路和5万多km渠道常年受到风沙危害；对电力、通讯设施也有较大影响。如1998年5月19日凌晨，新疆北部地区突遭狂风袭击，阿拉山口、塔城等风口地区风力达9～10级，瞬间风速达32m／s，其他地区风力普遍达到6～7级。狂风刮倒大树，部分地段电力线路被毁[1]。

2．5影响农业生产，造成生命财产损失

沙尘暴带来的沙尘覆盖在植物叶面上，影响正常的光合作用，造成作物减产；重则倒伏折断，苗死花落。如2006年4月11日内蒙古包头市刮起了沙尘暴使近万户菜农的温室和大棚不同程度受损，经济损失近7000万元。专家测算，近年来，我国每年因风沙造成的直接经济损失高达540亿元。

1993年5月5日，发生在甘肃省金昌市、武威市、武威市民勤县、白银市等地市的强沙尘暴天气，受灾农田253.55万亩，损失树木4.28万株，造成直接经济损失达2.36亿元，死亡50人，重伤153人。2000年4月12日，永昌、金昌、武威、民勤等地市强沙尘暴天气，据不完全统计仅金昌、武威两地市直接经济损失达1534万元[9]。 　　

2．6危害人体健康 　　

当人暴露于沙尘天气中时，含有各种有毒化学物质、病菌等的尘土可透过层层防护进入到口、鼻、眼、耳中。这些含有大量有害物质的尘土若得不到及时清理将对这些器官造成损害或病菌以这些器官为侵入点，引发各种疾病[8]。

　　在沙尘暴源地和影响区，大气中的可吸入颗粒物(TSP)增加，大气污染加剧。以1993年“5．5”特强沙尘暴为例，甘肃省金昌市的室外空气的TSP浓度达到1016mg／m3，室内为80mg／m3，超过国家标准的40倍。2000年3～4月，北京地区受沙尘暴的影响，空气污染指数达到4级以上的有10d，同时影响到我国东部许多城市。3月24～30日，包括南京、杭州在内的18个城市的日污染指数超过4级。出现沙尘暴天气时狂风裹的沙石、浮尘到处弥漫，凡是经过地区空气浑浊，皮肤、眼、鼻和肺是最先接触沙尘的部位，最易受害，主要是刺激症状和过敏反应，而肺部表现则更为严重和广泛，危害人体健康[8]。同时沙尘暴天气携带的大量沙尘蔽Ft遮光，天气阴沉，造成太阳辐射减少，几小时到十几个小时恶劣的能见度，容易使人心情沉闷，工作学习效率降低。

3沙尘暴治理对策

　　沙尘暴的频发，给我们以警示，我国土地沙化形势十分严峻。人们已经意识到形成这一恶劣天气除气候外，更重要还是中国日益恶化的土地沙化，脆弱生态系统的严重退化。因此如何恢复与重建脆弱系统，从根本上防止沙尘暴的发生是全社会面临的严峻而现实的问题。

　　防沙治沙任务仍然十分艰巨，建设好北方防沙治沙绿色生态屏障刻不容缓。而植物措施是防治沙尘暴的有效方法之一。在沙尘源区，加大植树造林、种草力度，退耕还林、还草、限制过度放牧；开发太阳能、地热等清洁能源，减少温室气体向大气的排放，才能控制或减少沙尘暴的危害。

3．1大力搞好植树造林和种草，加大植被覆盖率

首先，要在改革耕作制度上人手，对传统耕作方法给予彻底的否定。大力推广免耕法。免耕法是最大限度地减少土壤耕作和将作物残茬留于地表的一种耕作体系，是一种改良的、集约的、防治水蚀和风蚀的作物生产方法；其次要大量种植牧草并扩大冬小麦面积；第三就是植树造林，建立风障。

选择抗风性能强，根系发达的树种，宜乔则乔，宜灌则灌，宜草则草，因地制宜，形成乔、灌、草相结合的植被覆盖区，农田防护林可大大减小风速，减轻甚至消除耕地风蚀。防风固沙林，可防风固沙，在保护农田，防止风剥蚀表土的同时，还能防止沙丘移动，避免吞食耕地，侵占村镇[5]。

应大力营造农田防护林和防风固沙林。营造农田防护注意以下几点：了解当地盛行风方向，以垂直盛行风方向种植林带为宜；林带宜适当透风；要有适当的形状、宽度、排列和足够和行数；树林高度宜大，且各个高度的密度要适当，可采用乔灌相间的种植方式。林带防风距离约为林带高度的20 ~ 25 倍，树木的株行距和林株的排列方式都对防风距离有影响。有观测表明，以林株行距离l m X lm，梅花状布置的林带防风效果好。搞好天然草地和人工草地管理。牧草不仅能增大空气下垫面的粗糙度，而且依靠其浓密的根系，固结土壤，形成紧密的草皮，可有效防止壤风蚀的发生。因此，要尽可能搞好草地经营，实封封沟育草和草带更新等措施。保护和适当扩大草地[5]。

3．2增强防治意识，加强对沙尘暴天气的预警能力

增强人们防治沙尘暴的思想意识，积极宣传和推广沙尘暴防治技术，特别是在沙尘暴易发区，人们的生产和生活要注意保护植被，保护环境，消除沙尘暴发生的条件。搞好沙尘暴的防治研究，积极进行多学科、跨行业的学术研究和国际交流与合作，摸清沙尘暴具体发生的来龙，了解其沙尘来源、运动路径、范围等运动特点，从而制定科学合理、因此制宜的防治规划，并切实付诸实施。做好沙尘暴短、中期的预测、预报工作，制定沙尘暴来临前的应对预案，实行有效的防灾减灾措施[5]。

随着西部经济实力的增强，一次强沙尘暴天气带来的经济损失绝对值将会大大增加，通过气象预报，特别是灾害性天气的预报预警服务和各种有效的防灾减灾措施可以避免较大的损失。由于西北地区春季区域性强沙尘暴天气是在大尺度背景下受中小尺度天气系统激发所形成，具有较大的广域性和持续性，因此建立和健全西北地区反应迅速、紧密协作的沙尘暴天气监测、预警和联防指挥系统是当前可以实施的重大措施。

3．3遏制沙漠化的进展

专家们认为，由于强沙尘暴的频起与同期我国沙漠化的扩展步伐一致。要减少沙尘暴的发生，就必须遏制沙漠化的进展。而目前我国的沙漠、戈壁和沙漠化土地面积高达165.3万km2。沙漠化土地从东北经华北到西北形成一条不连续的弧形分布带。治理沙漠化是一个远比技术更为复杂的社会问题[1]。

沙漠是沙尘暴发生的重要地区，防治沙尘暴必须治理好沙漠。我国现有占国土面积l7. 6%的沙漠，每年正以2400 多万km2的速度在增加。因此，必须加快沙漠治理速度，搞好沙漠预报和防治工作，采取生物措施、工程措施、农业措施等行之有效的综合措施，以彻底解决沙漠问题[5]。

3．4减少人为破坏因素

　　沙尘暴主要是人为因素造成。人为过度放牧、滥伐森林植被，滥用水资源、工矿交通建设尤其是人为过度垦荒破坏地面植被，扰动地面结构，形成大面积沙漠化土地，直接加速了沙尘暴的形成和发育，应吸取教训，减少不合理的生产活动，减少对自然的人为破坏[1]。

4 结语

　　为了防治沙尘暴，可采取积极绿化荒山、种树种草等方式减少土地的裸露和浮尘，做到趋利避害、因势利导，尽量减少沙尘暴的危害。同时，要树立长期治理的思想，将治沙工作持续进行。在搞好经济建设的同时，也要加强生态建设。提高全民环保意识，合理利用水资源，扩大植被覆盖率，做好开源节流，植树造林，逐渐恢复丰富多样的自然生态系统，争取早日实现米粮下川、林果上山、草场满坡，实现西北大地人富、水清、山绿的美好景观[5]。

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沙尘暴的危害及其防治