1．巨型沙塵暴緣起土壤風蝕
中國科學院曾經啟動了壹項關於探討沙塵物質的實驗，壹些寒區旱區環境研究專家和工程師通過設立的沙塵暴風洞模擬實驗發現，土壤風蝕是沙塵暴形成的首要環節。而風是土壤被蝕的主要動力，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。此外，土壤中的含水量即濕潤程度是也是影響土壤風蝕的重要原因之壹。
根據實驗結果推理證明，豐厚的植被是防治風沙的有效方法之壹。植物通常以3種形式影響風蝕，即分散在地面上壹定的風動量；減少氣流與沙塵之間的傳遞；阻止土壤、沙塵等的運動。經過實驗研究，專家們還總結出壹條重要的結論：沙塵暴不僅是壹定自然條件下的產物，同時與人類活動的關系也是很密切的。比如，過度砍伐森林植被，過度放牧會破壞植物對風沙的天然防禦能力。工礦交通建設也也是導致荒地被過度開墾而破壞植被的重要原因。人類的很多活動都會擾亂地面的自然結構，形成大面積的沙漠化土地，是沙塵暴形成並惡劣發展的直接原因。
2．沙塵暴的元兇：大氣環流
每年北京春天沙塵發生的短暫壹幕，只是中國北部地區30萬平方公裏的黃土高原在二三百萬年中每年都要經歷的天氣過程。所不同的是，後者的風力更強，刮風的時間更長甚至可以持續數天。沙塵的來源是上百公裏以外的沙漠和戈壁，並不是人們簡單認為的50米開外的十字路口。沙塵暴的形成就好像上帝在中國西北部和中亞沙漠戈壁表面抓起大量的沙土拋向東南方向。這種現象早在約240萬年前就有了。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。這種活動持續了6000萬年以上，到了距今大約240萬年前，青藏高原的海拔應經達到了2000多米了。
地表的這種巨大形態變化直接改變了大氣環流的格局。很久以前，中國大陸的東邊是太平洋，今天北邊的西伯利亞地區和南邊喜馬拉雅地區在那時分別被淺海占據著，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以亞熱帶為主，大範圍的沙漠和戈壁並沒有出現在些地方。然而東西走向的喜馬拉雅山擋住了印度洋暖濕氣團的向北移動，久而久之，中國的西北部地區越來越幹旱，漸漸形成了大面積的沙漠和戈壁。這裏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壹，把西風帶的近地面層分為南北兩支。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，青藏高原的太高，加強了東亞季風氣候，從西北吹向東南的東季風和西風相遇，就這樣在中國北部出現了壹個黃土高原。
中國西北部和中亞內陸的氣溫冷熱變化比較劇烈，因此這些地方的巖石要比其他地方的巖石崩裂瓦解的更快，最終變成碎屑。地質學家把這些碎屑進行了劃分：礫，2毫米以上；沙，2～0.05毫米；粉沙，0.05～0.005毫米，黏土，小於0.005毫米。其中黏土和粉沙顆粒，能被帶到3500米以上的高。被風卷起的碎屑，進入西風帶後，會隨著西風急流向東南方向飄去，直至黃河中下遊壹帶才逐漸飄落到地面。
幾百萬年來，沙土從亞洲地區西北向東南搬運的過程從來沒有停止過，沙土大量下落的地區正好是黃土高原所在的地區，連五臺山、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谷對地表的沖刷作用與黃土的堆積作用正好相反，否則的話，黃土高原壹定不會是現在這樣，厚度不超過409.93米。太行山以東的華北平原也是沙土的沈降區，但是這裏是壹個不斷下沈的區域，同時又發育了眾多河流，因此落下來的沙子大部分會被河流沖走，或者被河流所帶來的泥沙埋葬了。
中國古籍裏有上百處關於“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。”這其實就是關於沙塵暴的記錄。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”的壹種征兆。晉代張華所編的博物誌中就記有：“夏桀之時，為長夜宮於深谷之中，男女雜處，十旬不出聽政，天乃大風揚沙，壹夕填此空谷。”