沙尘暴

沙尘暴
                沙尘暴
  沙尘暴,是指强风将地面大量的沙和土粒卷扬起来,使空气变得混浊,能见度大为減小的一种灾害性天气现象。在气象测计中规定,凡水平方向能见度小于1000米的风沙现象,称为“沙尘暴”。如果风力加到8~9级,被刮起的沙尘增多,天空变得越来越混浊,能见度小于200米,这称为“强沙尘暴”。如果风力再加大到超过10级,能见度小于50米,这称为“特强沙尘暴”。  由于发生强和特强沙尘暴时天色昏暗,甚至黑得伸手不见五指,因此在中国西北地区居民又将之称为“黑风”或“黑风暴”。“黑风暴”发生时能见度极差,空气极为混浊,当持续时间又长时,往往造成严重的灾害。而普通强度的沙尘暴天气,虽然易发生,但除对航空飞行有明显影响外,对其他方面的危害并不大,人们也不太注意它。  沙尘暴多发生在北美大平原、阿拉伯沙漠、蒙古戈壁沙漠、中国西北部塔克拉玛干沙漠、北非撒哈拉沙漠、印度瓦哈沙漠,以及其他干旱地带或半干旱地带。最近几年台湾地区春季空气品质几次急剧恶化就与大陆地区强沙尘暴南移至台湾地区附近有关,相关研究逐渐受到本地环保及学术单位的重视。  沙尘暴亦发生在其他星球上。火星上有大规模的沙尘暴,相比地球上的沙尘暴时间更长,面积更广。有时发生的面积会覆盖整个星球。  一般而言,沙尘暴的起因是地面剧烈升温。经太阳长期暴晒,沙地以上的空气变热后上升,致使气压和温度参差。较冷的空气为填补空间而拥至,形成强风,其风力足以移动沙丘。产生沙尘暴的根本原因是气候干燥,人类活动干预陆地表面特性加剧了气候干燥的严重性。
图片说明:根据地表植被分布绘制之卫星遙测生物圈分布,黃色为植被稀少区域,绿色代表植被丰富区域。(资料来源: 1998年8月SeaWifs卫星分析地表植被分布。)
  中国大陆最常出现区域性沙尘暴灾害的甘肃省河西走廊地区,沙源是一个固定的因素,一年四季存在。该地区正处在冷空气进入中国西北的通道上。一般来说,冬春两季特别是春季锋面特别活跃,强冷空气常经过河西走廊移向华北和华东。春天时,因为植物稀少,沙漠和几乎沒有遮盖的地表溫度上升得很快,只要连续晴两三天,近地面气溫就可以升得很高。如果这时遇上强冷空气在午后过境,这样就具备了类似于热火炉上方空气上冷下暖的不稳定条件,极易产生沙尘暴。  根据观测显示,大陆西北各地的沙尘暴主要出现于春季的4–5月,而且多在午后至傍晚时刻其强度到达最大。这是由于春季是全年中冷暖空气活动最活跃的季节,易刮强风,而午后至傍晚又是一日中空气最不稳定的时刻。   每年3~5月份之春季为沙尘暴发生频率最高之季节,占了全年沙尘暴次数之75%左右,其中又以4月份发生沙尘暴频率最高(占了全年总数将近三成之多),3月次之,5月再次之。值得注意的是,强和特强沙尘暴大多发生在3~5月间,其中4月份发生频率最高,占了该月份所有沙尘暴总数之四成以上;3月份次之,占了该月份之三成七左右;5月份占了该月份之二成四左右。

成因

沙尘暴
              沙尘暴
  沙尘暴形成的三个要素为强风、沙源和不稳定空气。

·地面强风

  根据观测,当沙尘暴形成时,如果风每秒刮30公尺(11级风力),那麼粗沙(直径0.5–1毫米)会飞离地面几十釐米,细沙(直径0.125–0.25毫米)会飞起2公尺高,粉沙(直径0.05–0.005毫米)可达到1.5公里的高度,黏粒(直径<0.005毫米)则可飞到1.2万公里的高空。

·丰富沙源

  中国的西北、华北、东北以及外蒙古地区是亚洲沙漠和沙砾地集中分布的地方,这里沙漠和沙地面积达100万平方公里以上,浩瀚的沙海提供沙尘暴源源不绝的沙源。沙漠中各式各样的沙丘,依照它们的稳定程度分为流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘。沙尘暴发生时,流动沙丘扬起沙尘的数量最大,半固定沙丘要小一些,固定沙丘最小。除了沙漠、沙地之外,下列地表面也能为沙尘暴提供沙尘物质:
沙尘暴
                  沙尘暴
  (1)以石砾为主的干旱地区的戈壁滩;  (2)受风力破坏后的各种各样的地表面;  (3)干凅的河床及湖盆;  (4)由沙粒构成的红色岩石;  (5)堆积在山前、沟口的洪水冲积物;  (6)黃土。

·不稳定空气

  不稳定的空气就像烧得正旺的炉火,靠近火炉的空气热(轻),离火炉较远的空气比较涼(重),所以火炉上面的空气是不稳定的,轻轻的捅一下,炉灰就到处飞扬。自然界里沙尘暴起沙的道理是类似的,如果低层空气稳定,扬沙较不易卷扬到高处;反之,如果不稳定,扬沙将有机会卷扬到高空,影响的范围较大、较广。因此,如果两个地方风力和沙源条件相同,那麼空气稳定与否就对沙尘暴强度有決定性的影响。

沙尘暴景象

  强或特强沙尘暴在源地生成时极其凶猛,往往伴随如下难忘的景象:

·风沙墙耸立

  大陆强沙尘暴多从西北方向或西方推移过来,也有少数从东方推移过来。几乎所有的沙尘暴来临时,我们都可以看到风刮来的方向上有黑色的风沙墙快速地移动著,越来越近。远看风沙墙高耸如山,极像一道城墙,是沙尘暴到来的前锋。 

·漫天昏黑

  强沙尘暴发生时由于刮起8级以上大风,风力非常大,能将石头和沙土卷起。随著飞到空中的沙尘越来越多,浓密的沙尘铺天盖地,遮住了阳光,使人在一段时间內看不见任何东西,就像在夜晚一样。

·翻滾冲腾

  刮黑风时,靠近地面的空气很不稳定,下面受热的空气向上升,周围的空气流过来补充,已致于空气攜带大量沙尘上下翻滾不息,形成无数大小不一的沙尘团在空中交汇冲腾。

·“流光溢彩”

  风沙墙的上层常显黃至红色,中层呈灰黑色,下层为黑色。上层发黃发红是由于上层的沙尘稀薄,颗粒细,阳光几乎能穿过沙尘射下来之故。而下层沙尘浓度大,颗粒粗,阳光几乎全被沙尘吸收或散射,所以发黑。风沙墙移过之地,天色时亮时暗,不断变化。这是由于光線穿过厚薄不一、浓稀也不一致的沙尘带时所造成的。

引发的气象变化

  在沙尘暴发生的同时,用气象仪器能测到以下一些气象要素发生的急遽变化:

·气压先下降后上升

  沙尘暴过境前,气压急遽下降,当沙尘暴刮过后几个小时內又迅速上升,然后转入平缓阶段。

·气溫先上升后下降

  沙尘暴一般发生在午后,它来临前气溫通常先上升,沙尘暴到达后气溫又迅速下降,气溫的变化正好与气压变化相反。

·湿度下降

  由于平流过来的冷空气本来就较为干燥,再加上冷空气流向地面时的下沈绝热增溫,使得相对空气更为干燥,所以沙尘暴过境时空气湿度将急遽下降。

中国近年的大风沙尘天气

沙尘暴
                沙尘暴
  经统计,20世纪60年代特大沙尘暴在我国发生过8次,70年代发生过13次,80年代发生过14次,而90年代至今已发生过20多次,并且波及的范围愈来愈广,造成的损失愈来愈重。  1993年4月至5月上旬,北方多次出现大风天气。4月19日至5月8日,甘肃、宁夏、内蒙古相继遭大风和沙尘暴袭击。其中5月5日至6日,一场特大沙尘暴袭击了新疆东部、甘肃河西、宁夏大部、内蒙古西部地区,造成严重损失。  1994年4月6日开始,从蒙古国和我国内蒙古西部刮起大风,北部沙漠戈壁的沙尘随风而起,飘浮到河西走廊上空,漫天黄土持续数日。  1995年11月7日,山东40多个县(市)遭受暴风袭击,35人死亡,121人失踪,320人受伤,直接经济损失10亿多元。1996年:5月29日至30日,自1965年以来最严重的强沙尘暴袭掠河西走廊西部,黑风骤起,天地闭合,沙尘弥漫,树木轰然倒下,人们呼吸困难,遭受破坏最严重的酒泉地区直接经济损失达两亿多元。  1998年4月5日,内蒙古的中西部、宁夏的西南部、甘肃的河西走廊一带遭受了强沙尘暴的袭击,影响范围很广,波及北京、济南、南京、杭州等地。4月19日,新疆北部和东部吐鄯托盆地遭瞬间风力达12级的大风袭击,部分地区同时伴有沙尘。这次特大风灾造成大量财产损失,有6人死亡、44人失踪、256人受伤。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至10级,瞬间风速达每秒32米,其他地区风力普遍达到6至7级。狂风刮倒大树,部分地段电力线路被刮断。  1999年4月3日至4日,呼和浩特地区接连两天发生持续大风及沙尘暴天气。这次沙尘暴的范围从内蒙古自治区的西部地区一直到东部的通辽市南部,瞬时风速为每秒16米。伊克昭盟达拉特旗风力最高达到10级。  2000年3月22日至23日,内蒙古自治区出现大面积沙尘暴天气,部分沙尘被大风携至北京上空,加重了扬沙的程度。3月27日,沙尘暴又一次袭击北京城,局部地区瞬时风力达到8至9级。正在安翔里小区一座两层楼楼顶施工的7名工人被大风刮下,两人当场死亡。一些广告牌被大风刮倒,砸伤行人,砸坏车辆。  2002年3月18日到21日,20世纪90年代以来范围最大、强度最强、影响最严重、持续时间最长的沙尘天气过程袭击了我国北方140多万平方公里的大地,影响人口达1.3亿。  2010年3月12日,新疆和田地区今年首次发生强沙尘暴,部分县市出现黑风,一些当地群众称最严重时能见度几乎为零。截至19时,和田市区还是昏黄一片。18时,强沙尘暴已至策勒县,预计21时许到达民丰县,覆盖范围达500多公里。  2010年3月19日18时,新疆南疆盆地北部和东部、青海中北部局地、甘肃中部、宁夏北部、陕西北部、内蒙古中西部、河北西北部出现扬沙或沙尘暴天气,其中内蒙古额济纳旗、海力素、临河、乌拉特中旗及青海冷湖出现能见度不足500米的强沙尘暴。