天氣現象 ◎第二章 大氣科學（5）

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\"福祿數\\n\\n最好的焚風的解釋是一個三維的流體力學模型，在這個模型裡山穀起一個重要的作用。山穀造成的橫向的壓縮對於焚風的形成是非常關鍵的。\\n\\n在這個模型中福祿數F是一個關鍵的數據。這個數體現出一個流體係統中慣性力與重力之間的關係。\\n\\n?F=1的流體稱為臨界流，在這種情況下產生地形波的可能性非常高\\n\\n?F1的流體稱為超臨界流，氣流冇有大的震盪就可以越過障礙物\\n\\n1．亞臨界流裡的慣性力占支配地位，在障礙物前流體升高，流速降低，流體的動力能轉化為勢能。流體越過障礙物後勢能又迴轉為動能，流體的流速沿障礙物向下加快\\n\\n2．超臨界流裡流體在障礙物上方被壓縮，流體的流速因此加快，它的勢能轉化為動能，在越過障礙物後它的動能迴轉為勢能\\n\\n假如氣流獲得足夠的加速度，以及阻擋氣流的障礙物足夠大，所以氣流被足夠強地壓縮的話，那麼本來的亞臨界流可以變成超臨界流，在障礙物的背風麵這個超臨界流就會以極高的速度衝下山坡。衝下山坡後它會遇到山坡下本來處於亞臨界流的氣流，從而又轉變為亞臨界流，這個轉變是一個斷續過程，在超臨界流和亞臨界流之間會造成激波。這個激波現象實際上每個人都觀察到過：水龍頭裡的水高速衝擊到麵盆裡後會以超臨界流的方式向四方沖流，這個沖流是相當平的，其中幾乎冇有漩渦。但是衝到了一定的距離後它會遇到周圍的亞臨界流流體，造成一個幾乎圓形的激波，這個激波裡有非常激烈的漩渦。大氣裡的氣流也是這樣的。不同的是，水流在從超臨界流過渡到亞臨界流時會將其動能施放為熱能，而氣流則儲存這個動能，將它轉化為內能。刮焚風的時候可以測量到與上述水龍頭的例子相似的漩渦，說明在刮焚風時地確有超臨界流存在。\\n\\n駐波\\n\\n駐波\\n\\n山等地麵障礙物可以在大氣中導致地形波。地形波是一種重力波。假如在高空有比較密集的氣流（比如因為山的影響），它們會受重力影響下沉，由於慣性的作用會下沉到周圍空氣比它密集的地方，這樣它會受浮力上升，又由於慣性的作用上浮到周圍空氣比它疏散的地方，再次下沉。這樣的地形波的三維形狀不變，但波內的氣流是在不斷流動的，因此它是一種駐波。\\n\\n缺口動態\\n\\n缺口動態\\n\\n缺口動態是焚風中的一個關鍵元素。假如一座山脈的山脊到處一樣高的話，那麼這個問題是一個二維的問題，但是幾乎所有有強的焚風的山脈比如卡斯凱德山脈、喜馬拉雅山脈、阿爾卑斯山脈等都有通風的山穀。假如氣流的福祿數不足以使得氣流越過山脊的話，那麼氣流會通過這些山穀流過。\\n\\n今天的解釋焚風是這樣的：一開始的時候在山脈的兩側和周圍的氣象條件是一個幾乎平行的逆溫氣象。一個低壓靠近山脈的一側（背風側），開始吸引山脈這一側的地麵冷空氣，並通過山穀吸引迎風側的地麵冷空氣和山上的熱空氣。山穀裡的氣流速度不斷提高。假如低壓的吸引力足夠強的話，那麼在山穀周圍遲早會形成超臨界流，山穀對氣流的壓縮更加加強這個效應。很快山穀裡的氣流就達到了其最高速度。上方的熱空氣也被吸引下沉，在背風的山坡上會形成超臨界流。這個效應不斷向山脊擴展，最後整個山脊上都會形成超臨界流。焚風從山穀開始，擴展到整個山脊。\\n\\n形式 焚風是出現在山脈背麵，由山地引發的一種區域性範圍內的空氣運動形式——過山氣流在背風坡下沉而變得乾熱的一種地方性風。焚風往往以陣風形式出現，從山上沿山坡向下吹。焚風這個名稱來自拉丁語中的favonius（溫暖的西風），德語中演變為F?hn，最早主要用來指越過阿爾卑斯山後在德國、奧地利穀地變得乾熱的氣流。\\n\\n乾絕熱遞減率\\n\\n：假定空氣塊在垂直運動中與外界不發生熱量交換，既無熱量輸入，也無熱量輸出，叫絕熱過程。由於空氣的導熱率很小，垂直運動中經曆各氣層的時間又很短，所以，運動氣塊與周圍空氣的熱量交換作用極微弱，可看作空氣作絕熱運動，大氣中的乾空氣和未飽和的濕空氣塊在作垂直的絕熱運動時，氣溫會發生變化。如從地麵絕熱上升時，會因周圍氣壓的減少而體積膨脹，用內能反抗外力，因此，它的溫度就下降；空氣塊下降時，外壓力增大，對其作壓縮功，轉化為內能，使其溫度上升。這種空氣塊的運動，會使大氣形成不同的溫度層結。\\n\\n我國的焚風效應\\n\\n氣溫攀升“焚風效應”起主導作用\\n\\n3月14日以來，我省大部地區氣溫偏高，溫暖的天氣一直陪伴著大家，氣溫持續上升，特彆是17日，中南部大部地區最高氣溫達27℃至33.9℃，其中邢台市區最高氣溫達33.9℃，相比周邊北京、天津、山西、河南、山東等省和直轄市也是最高的，比曆史同期極值偏高1.5℃(1963年3月30日32.4℃)，創下邢台有氣象記錄以來3月份曆史同期最高氣溫極值。18日14時北部地區氣溫為16℃至28℃，中南部地區為29℃至31.5℃，其中石家莊市區為29.3℃。氣象專家介紹，造成近幾天氣溫偏高的主要原因是受乾暖氣團、偏西風和“焚風效應”共同影響，但造成我省氣溫普遍高於周邊省市的原因主要是“焚風效應”。“焚風效應”是由於比較潮濕的空氣在迎風山坡上升時，水汽凝結成**，到山頂後空氣已變得比較乾燥，然後沿著背風坡下沉增溫，此時空氣便變得更加乾燥和炎熱，這股又乾又炎熱的氣流便是焚風。石家莊地區，位於太行山東麓，海拔高度相差1000米以上，當焚風氣流越過太行山下降時，石家莊地區常出現“焚風效應”，日平均氣溫比正常時偏高10℃左右，有時比離山麓較遠的東南部市縣(無“焚風效應”地區)要高出10℃以上，使得中南部地區的氣溫迅速升高，再加之天氣晴好，太陽輻射較強，加劇了氣溫升高。\\n\\n布拉風常發生在黑海西北部海區、亞德裡亞海的東北部海岸（南斯拉夫北部海岸）以及地中海西北角，法國利翁灣等也都有這種寒冷大風（當地叫做密司曲拉風）。最典型的布拉風出現在黑海北岸的諾沃羅西斯克。這種風是因為在不太高的寒冷高原上的嚴寒空氣，受暖海麵上暖低氣流的吸引傾瀉而下的一種極嚴寒的地方性風。它還曾吹翻火車，凍死不耐寒的亞熱帶植物，破壞建築物等造成重大經濟損失。但達到災難性程度的次數一般並不很多。\\n\\n布拉風形成原因：\\n\\n布拉風的直接原因是氣壓差。當冷空氣被山脈或高地阻擋聚集起來，形成了很高的氣壓，而溫暖的海麵上空卻處於暖空氣低氣壓控製，這時，在氣壓梯度力的作用下，山上或高地的冷空氣會從高壓區流向低壓區，冷而重的空氣像瀑布一樣直瀉山麓，冷空氣的勢能轉化成動能，猶如從山坡上滾下來的石頭越滾越快一樣，使到達海岸的風速驟然增大。由於冷空氣來源於高寒地帶，溫度很低，它過山下降時雖有絕熱增溫效應（即焚風效應，當空氣和外界不發生熱量交換，氣壓增高時，空氣因壓縮而增溫），但因落差不大，而兩地溫差明顯，比背風坡原來的氣溫還是低得多，因此，布拉風所經之處，氣溫會迅速降低。凡地處高寒山區，又麵臨溫暖海麵的地形，都有發生布拉風的可能。\\n\\n在諾沃羅西斯克，布拉風從北高加索山地經馬爾霍茨克隘道衝向黑海時，氣溫可下降至－27℃，最大平均風速超過40m\\/s，常形成冰凍及風災。\\n\\n沙塵暴(sandduststorm)是沙暴(sandstorm)和塵暴(duststorm)兩者兼有的總稱，是指強風把地麵大量沙塵物質吹起並捲入空中，使空氣特彆混濁，水平能見度小於一千米的嚴重風沙天氣現象。其中沙暴係指大風把大量沙粒吹入近地層所形成的挾沙風暴；塵暴則是大風把大量塵埃及其它細粒物質捲入高空所形成的風暴。\\n\\n來源及路徑沙塵暴天氣多發生在內陸沙漠地區，源地主要有撒哈拉沙漠，北美中西部和澳大利亞也是沙塵暴天氣的源地之一。1933一1937年由於嚴重乾旱，在北美中西部就產生過著名的碗狀沙塵暴。亞洲沙塵暴活動中心主要在約旦沙漠、巴格達與海灣北部沿岸之間的下美索不達米亞、阿巴斯附近的伊朗南部海濱，稗路支到阿富汗北部的平原地帶。前蘇聯的中亞地區哈薩克斯坦、烏茲彆克斯坦及土庫曼斯坦都是沙塵暴頻繁（≥15\\/年）影響區，但其中心在裡海與鹹海之間沙質平原及阿姆河一帶。我國西北地區由於獨特的地理環境，也是沙塵暴頻繁發生的地區，主要源地有古爾班通古特沙漠、塔克拉瑪乾沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格裡沙漠、烏蘭布和沙漠和毛烏素沙漠等。從1999年到2002年春季，我國境內共發生55次（1999年9次，2000年14次，2001年18次，2002年12次）沙塵天氣，其中有31次起源於蒙古國中南部戈壁地區，換句話說，就是每年肆虐我國的沙塵，約有六成來自境外。這是7月2日，中國氣象局副局長李黃向媒體公佈的研究結果。他說，2002年春季，我國北方共出現了12次沙塵天氣過程。具有出現時段集中、發生強度大、影響範圍廣等3個特點。影響我國的沙塵天氣源地，可分為境外和境內兩種。分析表明：三分之二的沙塵天氣起源於蒙古國南部地區，在途經我國北方時得到沙塵物質的補充而加強；境內沙源僅為三分之一左右。發生在中亞（哈薩克斯坦）的沙塵天氣，不可能影響我國西北地區東部乃至華北地區。新疆南部的塔克拉瑪乾沙漠是我國境內的沙塵天氣高發區，但一般不會影響到西北地區東部和華北地區。我國的沙塵天氣路徑可分為西北路徑、偏西路徑和偏北路徑：西北1路路徑，沙塵天氣一般起源於蒙古高原中西部或內蒙古西部的阿拉善高原，主要影響我國西北、華北；西北2路路徑，沙塵天氣起源於蒙古國南部或內蒙古中西部，主要影響西北地區東部、華北北部、東北大部；偏西路徑，沙塵天氣起源於蒙古國西南部或南部的戈壁地區、內蒙古西部的沙漠地區，主要影響我國西北、華北；偏北路徑，沙塵天氣一般起源於蒙古國烏蘭巴托以南的廣大地區，主要影響西北地區東部、華北大部和東北南部。世界上共有四大沙塵暴多發區，它們分彆是：北美、澳洲、中亞以及中東地區。 北美洲的沙漠主要分佈於美國西部和墨西哥的北部。在與沙漠接壤的荒漠乾旱區，沙塵暴時有發生，甚至在大平原上爆發了曆史上著名的黑風暴。北美洲沙塵暴發生的原因主要是土地利用不當、持續乾旱等。20世紀三十年代美國西部大平原發生了一場特大的沙塵暴，被稱為黑風暴，在這場美國曆史上最嚴重的沙塵暴中，大平原損失了3億噸的肥沃土壤。浩劫之後，幾百萬公頃的農田廢棄，幾十萬人流離失所，眾多城鎮成為了荒無人煙的空城。許多人被迫向加利福尼亞遷移，引發了美國曆史上最大的移民潮。澳大利亞是個乾旱國家，陸地麵積的74.8%屬於乾旱和半乾旱地區。澳大利亞的中部和西部海岸地區沙塵暴最為頻繁，每年平均有五次之多。由於許多地方氣候乾燥，加上耕作和放牧，土壤表層缺乏植被的覆蓋，導致了土地的逐漸沙化，一旦颳起大風，沙塵暴就會發生。亞洲中部的荒漠區也在不斷擴大，中亞五國是荒漠化比較嚴重的地區，總麵積有近400萬平方公裡。由於人口的快速增加，人為過量灌溉用水，亂砍濫伐森林，超載放牧，草場退化，沙漠化十分嚴重。中亞地區鹽土麵積非常遼闊，達到15萬平方公裡，所以造成了沙塵暴和鹽塵暴的混合發生。中東地區的沙塵暴主要在非洲撒哈拉沙漠南緣地區，從20世紀70年代初到80年代中期，由於連年旱災以及過量放牧和開墾，造成草場退化，田地荒蕪，沙漠化土地蔓延，沙塵暴加劇，人們的生活環境急劇惡化。頻繁的沙塵暴還殃及其他地區，有的沙塵被風帶過大西洋到達了南美洲亞馬遜地區，還有的沙塵被吹到了歐洲。\\n\\n近年我國的大風沙塵天氣\\n\\n經統計，特大沙塵暴在我國發生過8次，波及的範圍愈來愈廣，造成的損失愈來愈重。現將90年代以來我國出現的幾次主要大風和沙塵暴天氣的有關情況介紹如下：1993年：4月至5月上旬，北方多次出現大風天氣。4月19日至5月8日，甘肅、寧夏、內蒙古相繼遭大風和沙塵暴襲擊。其中5月5日至6日，一場特大沙塵暴襲擊了新疆東部、甘肅河西、寧夏大部、內蒙古西部地區，造成嚴重損失。1994年：4月6日開始，從蒙古國和我國內蒙古西部颳起大風，北部沙漠戈壁的沙塵隨風而起，飄浮到河西走廊上空，漫天黃土持續數日。1995年：11月7日，山東40多個縣（市）遭受暴風襲擊，35人死亡，121人失蹤，320人受傷，直接經濟損失10億多元。1996年：5月29日至30日，自1965年以來最嚴重的強沙塵暴襲掠河西走廊西部，黑風驟起，天地閉合，沙塵瀰漫，樹木轟然倒下，人們呼吸困難，遭受破壞最嚴重的酒泉地區直接經濟損失達兩億多元。1998年：4月5日，內蒙古的中西部、寧夏的西南部、甘肅的河西走廊一帶遭受了強沙塵暴的襲擊，影響範圍很廣，波及北京、濟南、南京、杭州等地。4月19日，新疆北部和東部吐鄯托盆地遭瞬間風力達12級的大風襲擊，部分地區同時伴有沙塵。這次特大風災造成大量財產損失，有6人死亡、44人失蹤、256人受傷。5月19日淩晨，新疆北部地區突遭狂風襲擊，阿拉山口、塔城等風口地區風力達9至10級，瞬間風速達每秒32米，其他地區風力普遍達到6至7級。狂風颳倒大樹，部分地段電力線路被刮斷。1999年：4月3日至4日，呼和浩特地區接連兩天發生持續大風及沙塵暴天氣。這次沙塵暴的範圍從內蒙古自治區的西部地區一直到東部的通遼市南部，瞬時風速為每秒16米。伊克昭盟達拉特旗風力最高達到10級。2000年：3月22日至23日，內蒙古自治區出現大麵積沙塵暴天氣，部分沙塵被大風攜至北京上空，加重了揚沙的程度。3月27日，沙塵暴又一次襲擊北京城，區域性地區瞬時風力達到8至9級。正在安翔裡小區一座兩層樓樓頂施工的7名工人被大風颳下，兩人當場死亡。一些廣告牌被大風颳倒，砸傷行人，砸壞車輛。2002年：3月18日到21日，20世紀90年代以來範圍最大、強度最強、影響最嚴重、持續時間最長的沙塵天氣過程襲擊了我國北方140多萬平方公裡的大地，影響人口達1.3億。\\n\\n2010年3月12日，新疆和田地區今年首次發生強沙塵暴，部分縣市出現黑風，一些當地群眾稱最嚴重時能見度幾乎為零。截至19時，和田市區還是昏黃一片。18時，強沙塵暴已至策勒縣，預計21時許到達民豐縣，覆蓋範圍達500多公裡。\\n\\n2010年3月19日18時，新疆南疆盆地北部和東部、青海中北部局地、甘肅中部、寧夏北部、陝西北部、內蒙古中西部、河北西北部出現揚沙或沙塵暴天氣，其中內蒙古額濟納旗、海力素、臨河、烏拉特中旗及青海冷湖出現能見度不足500米的強沙塵暴。\\n\\n2010年4月24日，甘肅遭遇今年第三次區域性的沙塵暴天氣過程。敦煌、酒泉、張掖、民勤等13個地區出現沙塵暴、強沙塵暴和特強沙塵暴，其中民勤縣在當天傍晚時分的能見度接近0米。資料顯示，這次大風特強沙塵暴是民勤縣有氣象記錄以來最強的一次。由於當地氣象部門預報準確及時，災害天氣未造成民勤縣人員傷亡，因強風引起的13處明火亦被及時撲滅。\\n\\n在內蒙古阿右旗，34年來最強的一次沙塵暴使當地農牧業遭到重創。阿拉善盟初步統計表明：目前失蹤或死亡的牲畜有4000多頭，近5萬畝農田受災；上百座蔬菜大棚嚴重受損；300多眼水井被掩埋；通訊、光電線路也嚴重受損。\\n\\n2010年4月26日，河北保定、石家莊、衡水、邢台、邯鄲和張家口地區有76個縣市遭遇大風襲擊，最高風速達30米\\/秒，風力為11級。冀東南13個縣市出現沙塵暴、12個縣市出現雷暴，其中平鄉、廣宗、威縣出現能見度小於500米的強沙塵暴。27日上午，記者從甘肅省民政廳瞭解到最新訊息，甘肅省武威等六市遭受強沙塵暴災害，據統計共造成直接經濟損失9.37億元。\\n\\n沙塵天氣概念、規定和標準\\n\\n沙塵天氣概念\\n\\n澳大利亞沙塵暴衛星照片\\n\\n澳大利亞沙塵暴衛星照片沙塵天氣分為浮塵、揚沙、沙塵暴和強沙塵暴四類。\\n\\n浮塵：塵土、細沙均勻地浮遊在空中，使水平能見度小於10公裡的天氣現象；\\n\\n揚沙：風將地麵塵沙吹起，使空氣相當混濁，水平能見度在1公裡至10公裡以內的天氣現象；\\n\\n沙塵暴：強風將地麵大量塵沙吹起，使空氣很混濁，水平能見度小於1公裡的天氣現象；\\n\\n強沙塵暴：大風將地麵塵沙吹起，使空氣模糊不清，渾濁不堪，水平能見度小於500米的天氣現象。\\n\\n沙塵天氣過程分類\\n\\n沙塵天氣過程分為四類：浮塵天氣過程、揚沙天氣過程、沙塵暴天氣過程和強沙塵暴天氣過程。\\n\\n浮塵天氣過程：在同一次天氣過程中，我國天氣預報區域內5個或5個以上國家基本（準）站在同一觀測時次出現了浮塵天氣；\\n\\n揚沙天氣過程：在同一次天氣過程中，我國天氣預報區域內5個或5個以上國家基本（準）站在同一觀測時次出現了揚沙天氣；\\n\\n沙塵暴天氣過程：在同一次天氣過程中，我國天氣預報區域內3個或3個以上國家基本（準）站在同一觀測時次出現了沙塵暴天氣；\\n\\n強沙塵暴天氣過程：在同一次天氣過程中，我國天氣預報區域內3個或3個以上國家基本（準）站在同一觀測時次出現了強沙塵暴天氣。\\n\\n沙塵天氣預報警報釋出標準\\n\\n1、決策服務\\n\\n預計未來24小時內將有沙塵天氣過程發生時，在內部公報、專報及決策服務材料中釋出沙塵天氣預報。\\n\\n2、公眾預報\\n\\n國家級標準：\\n\\n預計未來24小時內將有沙塵天氣過程發生，且影響範圍較大或影響到京津地區時，向社會公眾釋出沙塵暴警報。；\\n\\n預計未來24小時內將有沙塵暴或強沙塵暴天氣過程發生，並將造成嚴重影響時，向社會公眾釋出沙塵暴警報。\\n\\n省級標準：\\n\\n由各省（區、市）氣象局參照國家級標準確定。\\n\\n說明：\\n\\n1、省級沙塵天氣預報警報釋出標準報中國氣象局備案。\\n\\n2、沙塵天氣預報、警報應包括髮生沙塵天氣的區域、時段、強度、可能造成的影響及對策。\\n\\n3、中央氣象台向公眾釋出沙塵天氣預報警報前應及時通過有效方式向有關省氣象台通報，省級氣象台向公眾釋出沙塵天氣預報警報前應及時通過有效方式向中央氣象台及有關氣象台站通報。\\n\\n沙塵暴天氣成因及物理機製\\n\\n沙塵暴天氣成因\\n\\n戈壁灘上的沙塵暴\\n\\n有利於產生大風或強風的天氣形勢,有利的沙、塵源分佈和有利的空氣不穩定條件是沙塵暴或強沙塵暴形\\n\\n戈壁灘上的沙塵暴成的\\n\\n主要原因。強風是沙塵暴產生的動力，沙、塵源是沙塵暴物質基礎，不穩定的熱力條件是利於風力加大、強對流發展，從而夾帶更多的沙塵，並捲揚得更高。\\n\\n除此之外，前期乾旱少雨，天氣變暖，氣溫回升，是沙塵暴形成的特殊的天氣氣候背景；地麵冷鋒前對流單體發展成雲團或颮線是有利於沙塵暴發展並加強的中小尺度係統；有利於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。\\n\\n土壤、黃砂主要成分是矽酸鹽，當乾旱少雨且氣溫變暖時，矽酸鹽表麵的矽酸失去水分，\\n\\nH2SiO4=SiO3-2 H2O（氣）↑\\n\\n這樣矽酸鹽土壤膠團、砂粒表麵就會帶有負電荷，相互之間有了排斥作用，成為氣溶膠不能凝聚在一起，從而形成揚砂即沙塵暴。沙塵暴本質上是帶有負電荷的矽酸鹽氣溶膠。\\n\\n沙塵暴形成的物理機製\\n\\n在極有利的大尺度環境、高空乾冷急流和強垂直風速、風向切變及熱力不穩定層結條件下，引起鋒區附近中小尺度係統生成、發展，加劇了鋒區前後的氣壓、溫度梯度，形成了鋒區前後的巨大壓溫梯度。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。\\n\\n沙塵暴主要危害方式\\n\\n⑴強風：攜帶細沙粉塵的強風摧毀建築物及公用設施，造成人畜傷亡。\\n\\n⑵沙埋：以風沙流的方式造成農田、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。\\n\\n⑶土壤風蝕：每次沙塵暴的沙塵源和影響區都會受到不同程度的風蝕危害，風蝕深度可達1～10厘米。據估計，我國每年由沙塵暴產生的土壤細粒物質流失高達106～107噸，其中絕大部分粒徑在10微米以下，對源區農田和草場的土地生產力造成嚴重破壞。\\n\\n沙塵暴\\n\\n⑷大氣汙染：在沙塵暴源地和影響區，大氣中的可吸入顆粒物（TSP）增加\\n\\n沙塵暴，大氣汙染加劇。以1993\\n\\n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，室內為80mg\\/m3，超過國家標準的40倍。2000年3—4月，北京地區受沙塵暴的影響，空氣汙染指數達到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、杭州在內的18個城市的日汙染指數超過4級。\\n\\n黑風的危害\\n\\n黑風的危害主要有兩個，一是風二是沙。\\n\\n大風的危害也有二：一是風力破壞，二是刮蝕地皮。強度十分大。\\n\\n先說風力破壞。大風破壞建築物，吹倒或拔起樹木電杆，撕毀農民塑料溫室大棚和農田地膜等等。此外，由於西北地區四、五月正是瓜果、蔬菜、甜菜、棉花等經濟作物出苗，生長子葉或真葉期和果樹開花期，此時最不耐風吹沙打。輕則葉片蒙塵，使光合作用減弱，且影響呼吸，降低作物的產量；重則苗死花落，那就更談不上成熟結果了。例如，1993年5月5日黑風，使西北地區8.5萬株果木花蕊被打落，10.94萬株防護林和用材林折斷或連根拔起。此外，大風颳倒電杆造成停水停電，影響工農業生產。1993年5月5日黑風造成的停電停水，僅金昌市金川公司一家就造成經濟損失8300萬元。\\n\\n大風作用於乾旱地區疏鬆的土壤時會將表土颳去一層，叫做風蝕。例如1993年5月5日黑風平均風蝕深度十厘米（最多50厘米），也就是每畝地平均有60到70立方米的肥沃表土被風颳走。其實大風不僅颳走土壤中細小的黏土和有機質，而且還把帶來的沙子積在土壤中，使土壤肥力大為降低。此外大風夾沙粒還會把建築物和作物表麵磨去一層，叫做磨蝕，也是一種災害。\\n\\n沙的危害主要是沙埋。前麵說過，狹管，迎風和隆起等地形下，因為風速大，風沙危害主要是風蝕，而在背風凹窪等風速較小的地形下，風沙危害主要便是沙埋了。例如，1993年5月5日黑風中發生沙埋的地方，沙埋厚度平均20厘米，最厚處達到了1.2米。\\n\\n此外更重要的是，人的生命的損失。例如1993年5月5日黑風**死亡85人，傷264人，失蹤31人。此外，死亡和丟失大牲畜12萬頭，農作物受災560萬畝，沙埋乾旱地區的生命線水渠總長2000多公裡，蘭新鐵路停運31小時。總經濟損失超過5.4億元。\\n\\n沙塵暴是一種風與沙相互作用的災害性天氣現象,它的形成與地球溫室效應、厄爾尼諾現象、森林銳減、植被破壞、物種滅絕、氣候異常等因素有著不可分割的關係。其中，人口膨脹導致的過度開發自然資源、過量砍伐森林、過度開墾土地是沙塵暴頻發的主要原因。因此我們需要減少土地開更\\n\\n沙塵暴產生的原因\\n\\n沙塵暴的形成需具備4個條件。\\n\\n一是地麵上的沙塵物質。它是形成沙塵暴的物質基礎。\\n\\n二是大風。這是沙塵暴形成的動力基礎，也是沙塵暴能夠長距離輸送的動力保證。\\n\\n三是不穩定的空氣狀態。這是重要的局地熱力條件。沙塵暴多發生於午後傍晚說明瞭局地熱力條件的重要性。\\n\\n巨型沙塵暴\\n\\n巨型沙塵暴\\n\\n沙塵暴緣起土壤風蝕\\n\\n據新華社蘭州電在中國科學院寒區旱區環境與工程研究所專家的努力下，一項為探討沙塵物質的啟動、傳輸機理而專門設立的沙塵暴風洞模擬實驗近日順利完成。\\n\\n通過實驗，專家們發現，土壤風蝕是沙塵暴發生髮展的首要環節。風是土壤最直接的動力，其中氣流性質、風速大小、土壤風蝕過程中風力作用的相關條件等是最重要的因素。另外土壤含水量也是影響土壤風蝕的重要原因之一。\\n\\n這項實驗還證明，植物措施是防治沙塵暴的有效方法之一。專家認為植物通常以3種形式來影響風蝕：分散地麵上一定的風動量，減少氣流與沙塵之間的傳遞；阻止土壤、沙塵等的運動。\\n\\n此外，通過實驗研究人員得出一條結論：沙塵暴發生不僅是特定自然環境條件下的產物，而且與人類活動有對應關係。人為過度放牧、濫伐森林植被，工礦交通建設尤其是人為過度墾荒破壞地麵植被，擾動地麵結構，形成大麵積沙漠化土地，直接加速了沙塵暴的形成和發育。\\n\\n沙塵暴的元凶\\n\\n沙塵暴的元凶：大氣環流\\n\\n北京春天裡發生沙塵暴的短暫一幕，隻不過是中國北方連綿約30萬平方公裡的黃土高原在二三百萬年中每年都要經曆的天氣過程，所不同的是，後者的風力更強，颳風的時間更長(可以持續幾天)，沙塵的來源並不是50米開外的十字路口，而是上百公裡以外的沙漠和戈壁。\\n\\n就如同上帝在玩一個匪夷所思的遊戲：他把中國西北部和中亞地區沙漠和戈壁表麵的沙塵抓起來往東南方向拋去，任憑沙塵落下的地方漸漸堆積起一塊高地。這個遊戲從大約240萬年以前就開始了，上帝至今樂此不疲(2002年《自然》雜誌發表了中國學者的最新研究成果，把其開始的時間推到了2200萬年前)。\\n\\n事實上，風就是上帝拋沙的那隻手。\\n\\n印度板塊向北移動與亞歐板塊碰撞之後，印度大陸的地殼插入亞洲大陸的地殼之下，並把後者頂托起來。從而喜馬拉雅地區的淺海消失了，喜馬拉雅山開始形成並漸升漸高，青藏高原也被印度板塊的擠壓作用隆升起來。這個過程持續6000多萬年以後，到了距今大約240萬年前，青藏高原已有2000多米高了。\\n\\n地表形態的巨大變化直接改變了大氣環流的格局。在此之前，中國大陸的東邊是太平洋，北邊的西伯利亞地區和南邊喜馬拉雅地區分彆被淺海占據著，西邊的地中海在當時也遠遠伸入亞洲中部，所以平坦的中國大陸大部分都能得到充足的海洋暖濕氣流的滋潤，氣候溫暖而潮濕。中國西北部和中亞內陸大部分為亞熱帶地區，並冇有\\n\\n沙塵暴\\n\\n出現大範圍的沙漠和戈壁。\\n\\n沙塵暴然而東西走向的喜馬拉雅山擋住了印度洋暖濕氣\\n\\n團的向北移動，久而久之，中國的西北部地區越來越乾旱，漸漸形成了大麵積的沙漠和戈壁。這裡就是堆積起了黃土高原的那些沙塵的發源地。體積巨大的青藏高原正好聳立在北半球的西風帶中，240萬年以來，它的高度不斷增長著。青藏高原的寬度約占西風帶的三分之一，把西風帶的近地麵層分為南北兩支。南支沿喜馬拉雅山南側向東流動，北支從青藏高原的東北邊緣開始向東流動，這支高空氣流常年存在於3500—7000米的高空，成為搬運沙塵的主要動力。與此同時，由於青藏高原隆起，東亞季風也被加強了，從西北吹向東南的冬季風與西風急流一起，在中國北方製造了一個黃土高原。\\n\\n在中國西北部和中亞內陸的沙漠和戈壁上，由於氣溫的冷熱劇變，這裡的岩石比彆處能更快地崩裂瓦解，成為碎屑，地質學家按直徑大小依次把它們分成：礫(大於2毫米)，沙(2—0.05毫米)，粉沙(0.05—0.005毫米)，黏土(小於0.005毫米)。黏土和粉沙顆粒，能被帶到3500米以上的高空，進入西風帶，被西風急流向東南方向搬運，直至黃河中下遊一帶才逐漸飄落下來。\\n\\n二三百萬年以來，亞洲的這片地區從西北向東南搬運沙土的過程從來冇有停止過，沙土大量下落的地區正好是黃土高原所在的地區，連五台山、太行山等華北許多山的頂上都有黃土堆積。當然，中國北部包括黃河在內的幾條大河以及數不清的溝穀對地表的沖刷作用與黃土的堆積作用正好相反，否則的話，黃土高原一定不會是現在這樣，厚度不超過409.93米。太行山以東的華北平原也是沙土的沉降區，但是這裡是一個不斷下沉的區域，同時又發育了眾多河流，所以落下來的沙子要麼被河流沖走，要麼就被河流所帶來的泥沙埋葬了。\\n\\n中國古籍裡有上百處關於“雨土”、“雨黃土”、“雨黃沙”、“雨霾”的記錄，最早的“雨土”記錄可以追溯到公元前1150年：天空黃霧四塞，沙土從天而降如雨。這裡記錄的其實就是沙塵暴。\\n\\n雨土的地點主要在黃土高原及其附近。古人把這類事情看成是奇異的災變現象，相信這是“天人感應”的一種征兆。晉代張華編的博物誌中就記有:“夏桀之時，為長夜宮於深穀之中，男女雜處，十旬不出聽政，天乃大風揚沙，一夕填此空穀。”\\n\\n1966—1999年間，發生在我國的持續兩天以上的沙塵暴竟達60次。中科院劉東生院士認為，黃土高原應該說是沙塵暴的一個實驗室，這個實驗室積累了過去幾百萬年以來沙塵暴的記錄。中國西北部沙漠和戈壁的風沙漫天漫地灑過來，每年都要在黃土高原上留下一層薄薄的黃土。\\n\\n沙塵暴天氣的危害\\n\\n沙塵暴天氣是我國西北地區和華北北部地區出現的強災害性天氣，可造成房屋倒塌、交通供電受阻或中斷、\\n\\n沙塵暴\\n\\n火災、人畜傷亡等，汙染自然環境，破壞作物生長，\\n\\n沙塵暴給國民經濟建設和人民\\n\\n生命財產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麵：\\n\\n生態環境惡化\\n\\n出現沙塵暴天氣時狂風裹的沙石、浮塵到處瀰漫，凡是經過地區空氣渾濁，嗆鼻迷眼，呼吸道等疾病人數增加。如1993年5月5日發生在金昌市的強沙塵暴天氣，監測到的室外空氣含塵量為1016毫米\\/立方厘米，室內為80毫米\\/立方厘米，超過國家規定的生活區內空氣含塵量標準的40倍。\\n\\n生產生活受影響\\n\\n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、颳走農田沃土、種子和幼苗。沙塵暴還會使地表層土壤風蝕、沙漠化加劇，覆蓋在植物葉麵上厚厚的沙塵，影響正常的光合作用，造成作物減產。沙塵暴還使氣溫急劇下降，天空如同撐起了一把遮陽傘，地麵處於陰影之下變得昏暗、陰冷。\\n\\n生命財產損失\\n\\n1993年5月5日，發生在甘肅省金昌市、武威市、武威市民勤縣、白銀市等地市的強沙塵暴天氣，受災農田253.55萬畝，損失樹木4.28萬株，造成直接經濟損失達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，據不完全統計僅金昌、威武兩地市直接經濟損失達1534萬元。\\n\\n影響交通安全\\n\\n影響交通安全（飛機、火車、汽車等交通事故)沙塵暴天氣經常影響交通安全，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。\\n\\n危害人體健康\\n\\n當人暴露於沙塵天氣中時，含有各種有毒化學物質、病菌等的塵土可透過層層防護進入到口、鼻、眼、耳中。這些含有大量有害物質的塵土若得不到及時清理將對這些器官造成損害或病菌以這些器官為侵入點，引發各種疾病。\\n\\n沙塵暴等級\\n\\n沙塵暴強度劃分爲4個等級：\\n\\n1、4級≤風速≤6級，500米≤能見度≤1000米，稱為弱沙塵暴；\\n\\n2、6級≤風速≤8級，200米≤能見度≤500米，稱為中等強度沙塵暴；\\n\\n3、風速≥9級，50米≤能見度≤200米，稱為強沙塵暴；\\n\\n4、當其達到最大強度（瞬時最大風速≥25米\\/秒，能見度≤50米，甚至降低到0米）時，稱為特強沙塵暴（或黑風暴，俗稱“黑風”）。\\n\\n沙塵天氣過程分類沙塵天氣過程分為4類：浮塵天氣過程、揚沙天氣過程、沙塵暴天氣過程和強沙塵暴天氣過程。\\n\\n1、浮塵天氣過程：在同一次天氣過程中，中國天氣預報區域內5個或5個以上國家基本（準）站在同一觀測時次出現了浮塵天氣；\\n\\n2、揚沙天氣過程：在同一次天氣過程中，中國天氣預報區域內5個或5個以上國家基本（準）站在同一觀測時次出現了揚沙天氣；\\n\\n3、沙塵暴天氣過程：在同一次天氣過程中，中國氣預報區域內3個或3個以上國家基本（準）站在同一觀測時次出現了沙塵暴天氣；\\n\\n4、強沙塵暴天氣過程：在同一次天氣過程中，中國天氣預報區域內3個或3個以上國家基本（準）站在同一觀測時次出現了強沙塵暴天氣。\\n\\n在極有利的大尺度環境、高空乾冷急流和強垂直風速、風向切變及熱力不穩定層結條件下，引起鋒區附近中小尺度係統生成、發展，加劇了鋒區前後的氣壓、溫度梯度，形成了鋒區前後的巨大壓溫梯度。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。\\n\\n沙塵暴在生態係統中的作用\\n\\n可怕的沙塵暴\\n\\n可怕的沙塵暴沙塵暴的危害雖然甚多，但整個沙塵暴的過程卻也是自然生態係所不能\\n\\n或缺的部份，例如澳洲的赤色沙暴中所夾帶來的大量鐵質已證明是南極海浮遊生物重要的營養來源，而浮遊植物又可消耗大量的二氧化碳，以減緩溫室效應的危害，因此沙暴的影響層級並非全為負麵。或許在另一層麵來說，沙塵暴也許也是地球為了應對環境變遷的一種症候，就像我們感冒了會發生咳嗽是為了排除氣管中的廢物一樣。為研究沙暴提供塔斯曼海養分以及其它諸多效應等，澳洲曾彙集了許多氣候學者。他們發現澳洲沙暴的紅色石英沉積物也可在新西蘭找到，並且反而肥沃了新西蘭的土地；因此澳洲沙塵暴所造成的養分損失卻可造成新西蘭土地的養分收穫。而像是夏威夷當地肥沃的土壤沉積物根據分析資料也可證明有許多的養料成分也是來自遙遠的歐亞大陸內部。正因為兩地相隔萬裡，普通的風無法把內陸的塵埃吹到這麼遙遠的地方，因此正是沙塵暴，把細小卻包含養分的塵土攜上3000米高空，穿越大洋，再播種一般把它們撒下來。除了夏威夷群島，科學家還發現，地球上最大的綠肺―亞馬孫盆地的雨林也得益於沙塵暴，它的一個重要的養分來源也是空中的沙塵。沙塵暴能把盤石變得蔥蔥鬱鬱的秘密在於，沙塵氣溶膠含有鐵離子等有助於植物生長的成分。此外由於沙塵暴多誕生在乾燥高鹽堿的土地上，沙塵暴所挾帶的一些土粒當中也經常帶有一些堿性的物質，所以往往可以減緩沙塵暴附近沉降區的酸雨作用或土壤酸化作用。中國科學院大氣物理研究所的王自發先生曾說：“沙塵暴的確降低了酸雨的酸性。\\n\\n沙塵暴的成分是帶有負電荷的矽酸鹽，能中和酸雨中的氫離子，減輕酸雨危害。\\n\\nSiO32- 2H =H2SiO3↓\\n\\n沙塵及其土壤粒子的中和作用使中國北方降水的PH值增加0.8-2.5，韓國增加05.-0.8，日本增加0.2-0.5。如果冇有沙塵的作用，那麼很多北方地區的酸雨危害要嚴重得多。”也因此，沙塵暴雖然危害甚大，卻也是地球自然生態當中的一個必經的過程，因為自人類有史以來，便有沙塵暴的出現了。隻是我們應該更積極的找尋異常沙塵暴頻率發生的機製，以真正解決異常氣候變遷所對於環境的危害性。\\n\\n沙塵暴的治理和預防措施\\n\\n1.加強環境的保護，把環境的保護提到法製的高度來。\\n\\n2.恢複植被，加強防止風沙塵暴的生物防護體係。實行依法保護和恢複林草植被，防止土地沙化進一步擴大，儘可能減少沙塵源地。\\n\\n3.根據不同地區因地製宜製定防災、抗災、救災規劃，積極推廣各種減災技術，並建設一批示範工程，以點帶麵逐步推廣，進一步完善區域綜合防禦體係。\\n\\n4.控製人口增長，減輕人為因素對土地的壓力，保護好環境。\\n\\n5.加強沙塵暴的發生、危害與人類活動的關係的科普宣傳，使人們認識到所生活的環境一旦破壞，就很難恢複，不僅加劇沙塵暴等自然災害，還會形成惡性循環，所以人們要自覺地保護自己的生存環境。\\n\\n\"

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