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82 从小沙尘到一场沙尘暴 □ 撰文·供图 / 陈广庭春天来了，万物吐新气象台有关沙尘天气的报道和预报也多了起来许多人对什么是扬沙？ 什么是浮尘？什么样的天气称为沙尘暴并不十分清楚自然也会担心在北京举行奥运会期间， 会不会出现沙尘暴？ 气象台报告的沙尘天气包括扬沙、浮尘和沙尘暴等沙尘暴是其中最严重的一种，指大风把 沙尘粒卷入空中，使空气混浊，水平能见度低于 1 公里的灾害性天气现象一场沙尘暴，足 以成为当日媒体的热点，却很少有人留意它的唯一组分——小小的沙尘它们正是沙尘暴组 成的物质基础丰富而松散干燥的沙尘，在一场强风和不稳定空气流的作用下，随时可以被 扬起、向远处传输 缘起沙尘暴由来已久，远远超过了人类的历史在古老的地质历史时期，当地球出现干旱区的时 候，沙尘暴就已经产生了（2002 年《自然》杂志发表了中国学者的最新研究成果，把中国 沙尘暴开始出现的时间追溯到了 2 200 万年前） 地质学家甚至在 7 000 万年前的深海岩芯 和冰盖沉积物中找到了沙尘暴的沉积沙尘暴缘起干旱地区沙漠和戈壁是它最初的源头 影响我国的沙尘暴源头主要是中国西北部和中亚内陆的沙漠和戈壁 距今 6 500 万年前开始的喜马拉雅造山运动逐步改造了亚洲的地质构造和环境，并在 15 万 年前最终形成了中国西北干旱区戈壁沙漠广布的地理格局。

环绕西北干旱区外围的巨厚黄土 就是地质历史时期沙尘的堆积 自从人类步入文明，对自然界的干扰也日益增加，对于土地的过度利用使得土地沙漠化急剧 加速，沙尘暴从而有了一个新的、比气候变化更强的推动力——人类的活动研究表明，历 来对干旱荒漠地区不合理开发都会引发沙尘暴现象的加剧，人类对环境过度的“索取”成为 造成沙尘暴频繁发生的主要原因如果说地质历史时期的沙尘暴是气候所决定的天气现象， 那么随着人类对自然的干扰越演越烈，人类的活动越来越成为现在沙尘暴的主导因素 人类的过度开垦、放牧、乱砍乱伐活动，造成天然植被的破坏，造成人为的水土流失、土地 沙漠化和土壤盐渍化，还有，人为的改变河流水系的布局，这些，都形成新的沙尘源，如旱 作农田、严重退化的草地、断流的河道和干涸的湖盆洼地我国北方旱作农业地区春耕春播 季节有 2 亿多亩裸露并被耕松的耕地其中，有 1 亿亩已经沦为不同程度的沙漠化土地；北 方草原牧区有过度放牧造成的严重退化草原 2 亿亩随着人类生产技术的不断进步，这种干 扰已经愈来愈重要，并占到支配地位上 美国 19 世纪向西部移民，开垦 9 000 万公顷草原种粮食，使草地植被覆盖率由 85％下降到 15％。

大地失去植被保护，终于引发了 1934 年震惊世界的黑风暴，席卷 2/3 的美国国土， 使 4 500 万公顷耕地被毁，16 万农牧民倾家荡产，被迫逃离西部大草原20 世纪 50 到 60 年代前苏联对中亚荒漠边缘的开垦，引发的沙尘暴都了人们深刻的教训 我国在同一时期发生着类似的事件，1840 年鸦片战争以后，为了付给帝国主义的“战争赔 款” ，清政府胁迫蒙古王公开放草原供内地失去土地的农民开垦，使北方旱作农业的边界向 北扩张了 300 公里，春天裸露土地的大面积扩张，造成了 20 世纪 30－40 年代的沙尘暴多发 时期而 1966－1999 年间，发生在我国的持续两天以上的沙尘暴竟达 60 次 小沙尘的旅行由于气温的冷热剧变，沙漠和戈壁的岩石比别处能更快地崩裂瓦解，成为碎屑，地质学家按直径大小依次把它们分成：砾(大于 2 毫米)，沙(2～0.05 毫米)，粉沙(0.05～0.005 毫米)， 黏土(小于 0.005 毫米)黏土和粉沙颗粒，能被气流带到 3 500 米以上的高空，走得很远 沙尘在风力和气流作用下离开源地，开始了旅行小小的沙尘，在不同风力的作用下，向前 运移的方式并不一样。

较大一些的沙砾在大风作用下只能沿地滚动或者滑动，科学上称之为 表层蠕移稍小一些的沙尘颗粒则能够在风的作用下跳跃前进，沙粒落地时一般仍有相当的 动能，落地时不但自身可能反弹跃起，再次进入运动状态，还可能撞击到其它颗粒，使之飞 溅起来，也进入跳跃，科学上称沙尘的这种运动状态为跃移观测表明，通常风力下，粒径 为 0.1～0.15 毫米的沙粒最容易以跃移形式运动悬移和跃移之间没有明确的分界线，有的 颗粒在风力较小时做跃移运动，在风力加大的一瞬间可能飞起，并在空中做暂短停留 直径小于 0.1 毫米的细小沙粒在大风中能够在一定时间内，保持不与地面接触，并随风（气 流）向下风向做漂浮运动，称为悬移颗粒越小，悬浮高度越大，悬浮时间越长，空中运行 距离也就越远小于 0.05 毫米的粉沙和黏土颗粒，能在空中漂浮，而小于 0.01 毫米的尘土 颗粒一旦被风扬起就不容易沉降，能够在空中悬移很长时间和很长距离，有的甚至可运移到 距离源地千万里之外亚洲大陆的尘土颗粒飘洋过海，甚至可以在美国西海岸发现它们的踪 迹 沙尘暴产生以后，在其向下风方向推进中与所经过的地面在不断进行着沙尘物质的交换，被 强风裹挟的一部分沙尘停留下来，所经地面的另一部分沙尘又加入到风暴中，所以下风向所 接受的沙尘物质既有沙尘暴源区的，也有所经地区的，很难说清楚这些尘土的“原籍” 。

而 同一场沙尘暴过程，在沙源区尤其沙漠戈壁地区我们感受到的可能是风沙扑面的沙暴，而在 下风向地区更多的悬浮颗粒是尘土，即尘暴一场发生在新疆的沙尘暴可能将火车车厢的玻 璃打碎，而北京却可能是夜晚一场悄无声息的降尘 在我国，沙尘暴行进路径暨冷空气通道可以分为西线、西北线和北线西伯利亚形成的冷空 气，南侵后从新疆西北和北部进入我国北疆准噶尔盆地，通过东天山的若干风口后经东疆戈 壁地区获得加强，进入甘肃河西和阿拉善高原，再从黄土高原向东南影响黄河下游和江淮地 区，这是西线；经过蒙古高原，从阿尔泰山东侧，额济纳河下游平原直接贯入阿拉善高原和 河西走廊，进入黄土高原后，并入上述西线线路，这是西北线；经过蒙古高原，从内蒙古中 部浑善达克沙地西侧直接侵入华北和东北地区的，是北线 西线和西北线所经过的地区为我国极干或干旱地区，植被覆盖条件很差的地区，有丰富的沙 尘，沙尘暴频繁，强度大；而北路所经地区生态环境虽然不像西路和西北路那样差，但所经 过的华北、东北地区人口稠密，经济较为发达，加之北部有着宽阔的旱作农业区，沙尘暴所 携带的尘土较多，所以经常引起人们的关注还有一点是近年沙尘暴侵扰东北地区的报道增 多，这是因为我国处在行星风系西风带上，东北平原上风向的内蒙古草原过牧，草场退化愈 来愈严重所致。

沙尘暴的实验室——黄土高原在人类历史上，不断有关于沙尘暴的文字记载中国古籍里有上百处关于“雨土” 、 “雨黄土” 、 “雨黄沙” 、 “雨霾”的记录，就是今天我们所说的降尘过程，即沙尘暴天气的产物我国 最早的关于沙尘暴的记载可以追溯到距今 3 000 年前，史载“帝辛五年，雨土于毫” ，是说 在公元前 1171 年左毫（今河南偃师县附近）发生第一次降尘 有关“雨土”的最早描述可以追溯到公元前 1150 年：天空黄雾四塞，沙土从天而降如雨 雨土的地点主要在黄土高原及其附近古人把这类事情看成是奇异的灾变现象，相信这是 “天人感应”的一种征兆晋代张华编的博物志中就记有:蚁蔫钪 时，……天乃大风扬沙， 一夕填此空谷我国黄土高原深厚数百米的绵绵黄土就是二三百万年中“雨土”的堆积物中国科学院刘东生院士认为，黄土高原应该说是沙尘暴的一个实验室，这个实验室积累了过 去几百万年以来沙尘暴的记录中国西北部沙漠和戈壁的风沙漫天漫地洒过来，每年都要在 黄土高原上留下一层薄薄的黄土 来自西北部和中亚内陆的沙漠戈壁的粉尘颗粒，在空中向东南方向漂浮的过程中，遇到从南 方北上的季风暖湿气流，吸收了水分的粉尘颗粒相互粘结，颗粒增大，下沉，形成“雨土” 。

在漫长的地质历史过程中，即使每年平均落下的“土雨”堆积厚度只有 0.2 毫米左右，经历 几百万年的不断堆积，奇迹也就产生了——那落下的尘土不再是薄薄的一层，而是中国北方 连绵约 30 万平方公里的 200～300 米厚的黄土高原，黄土再经流水的冲刷、搬运、堆积、形 成黄河下游（黄淮海）冲积平原黄土高原和黄河下游平原是中华民族生息繁衍的摇篮福兮祸兮对经常受到沙尘暴袭扰的地区，强暴的大风，漫天的沙尘无论对工业交通，对农林牧业，对 人们的生活都有严重的负面影响，甚至可以造成灾难性的后果 可是，沙尘暴对环境，尤其是远离源区的地方也有积极的一面科学研究表明，正是源自撒 哈拉沙漠的沙尘暴带到空中的细小的尘土颗粒，在遇到云层中的水汽时，作为降雨的凝结核， 形成不断的降雨，成就了南美亚马逊热带雨林 沙尘暴还为海洋生物带去了养分源于东亚的沙尘气溶胶粒子含有丰富的铁、铝等矿物元素， 能够增加海洋营养盐的输入，刺激海洋生物的活动，影响藻类光合作用，促进海洋生物的生 长繁殖近年，科学家发现海洋生物在吸收二氧化碳气体，抑制全球变暖中所起的功效并不 亚于陆地植物大量海洋浮游生物又为鱼类的生存提供了丰富的食物 沙尘暴还有中和酸雨的作用。

干旱地区因为降雨稀少，淋溶作用差，土壤中富含钠、钙等碱 金属，偏碱性从干旱区吹出的漂尘会中和大气中的酸性物质，例如二氧化硫如果没有沙 尘的作用，那么很多北方地区的酸雨危害要严重的多预测未来沙尘暴作为一种天气现象，有它的发生规律从气候变化的角度，地球发展史刚刚经历的第 四纪是一个寒冷的“冰河”时期，250 万年里曾经历了 4～5 次冰川进退，在有文字记载的 近 5 000 年里，也有 4～5 次寒冷与温暖的变化科学家在分析了有关沙尘暴的历史纪录以 后认为，自然因素主导的沙尘暴频繁发生在寒冷干旱时期中国历史上明末清初（17 世纪 前后）最为寒冷，被第四纪地质学家称为“小冰期” ，也是最近一次的沙尘暴最频发时期 通过对过去气候资料的研究发现，近五十年以来，中国北方沙尘暴总体趋势在减少其中 20 世纪 60 至 70 年代沙尘暴频次在波动中上升，80 至 90 年代呈波动式减少，但 20 世纪末 至 21 世纪初，沙尘暴发生日数有回升趋势 有科学家指出，20 世纪 80 年代以来的太阳活动加强，全球气候变暖，青藏高原地面加热场 强度加强，欧亚西风急流轴北移，西太平洋副热带高压偏北偏西、强度加强，蒙古气旋减弱， 西北西部的沙尘源区降水增加，是中国北方沙尘暴减少的主要原因。

20 世纪末到 21 世纪初， 太阳活动开始进入新一轮的减弱期，引起气候变暖趋势减弱，气温逐渐降低，青藏高原地面 加热场强度减弱，蒙古气旋逐渐加强从人类活动的干扰来看，中国共有沙漠、戈壁和沙漠 化土地 165 万平方公里，约占国土面积的 17%其中人类活动导致的现代沙漠化土地约占全 部沙漠、戈壁和沙漠化土地面积的近 1/4如此广大的沙尘源为中国沙尘暴的发生提供了丰 富的物质条件人为的因素，加上自然气候的变化，科学家预测，未来二十至三十年，中国 北方沙尘暴将在波动中逐渐增加，进入新一轮的相对活跃期结束语环境变迁的力量似乎不可阻挡地改变着我们生活的环境，沙尘暴只是其中的一种现象不过 环境变迁需要漫长的时间人类对自然的破坏，却可以在短时间内引发自然的报复沙尘暴 虽说是一种地球上必然存在的自然现象，但我们人类可以顺应自然规律，克制自己的行为， 减少和抑制人为因素形成的或说是促进形成的沙尘暴那些小小的沙尘，应该得到善待，因 为它们和我们一样，都是大自然此消彼长中的一员■作者简介 陈广庭，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员，从事沙漠化过程和治理研究责编 窦利红）[图说] 沙漠化耕地 沙尘的运动方式 气温的冷热剧变，沙漠和戈壁的岩石比别处能更快地崩裂瓦解，被风带走。

中国北方沙尘暴入侵路线 深厚的黄土层—陕西省米脂县乡村 沙尘暴后刮沙。