沙塵暴形成的主要原因

條件有利於大風或強風，有利的沙塵源分布和有利的空氣不穩定條件是形成沙塵暴或強沙塵暴狀戈壁沙漠的主要原因。大風是沙塵暴的驅動力，沙塵源是沙塵暴的物質基礎。不穩定的熱力條件有利於風力的增加和強對流的發展，從而攜帶更多的灰塵，使其纏繞得更高。此外，前期幹旱少雨、天氣變暖、氣溫升高是沙塵暴形成的特殊天氣氣候背景；地面冷鋒前對流單體發展成雲或颮線，是有利於沙塵暴發展和加強的中小系統。有利於風速增大的地形條件，即窄管效應，是沙塵暴形成的有利條件之壹。土壤和黃沙的主要成分是矽酸鹽。雨水少，氣溫變暖時，矽酸鹽表面的矽酸失去水分，H2SiO4=SiO3 -2+H2O(氣體)↑。這樣，矽酸鹽土壤膠束和沙粒的表面就會帶負電，相互排斥，變成氣溶膠，無法聚集在壹起，從而形成揚沙，也就是沙塵暴。沙塵暴本質上是帶負電荷的矽酸鹽氣溶膠。總之，沙塵暴的形成需要這三個條件:壹是地面的沙塵物質。是沙塵暴形成的物質基礎。二是大風。這是沙塵暴形成的動力基礎，也是沙塵暴長距離輸送的動力保障。三是空氣狀態不穩定。這是壹個重要的局部熱條件。沙塵暴經常發生在下午和晚上，這表明了當地熱力條件的重要性。在有利的大尺度環境、高空幹冷急流、強垂直風速、風向切變和熱不穩定層結作用下，物理機制引起鋒區附近中小尺度系統的生成和發展，加劇鋒區前後的氣壓和溫度梯度，形成鋒區前後巨大的氣壓和溫度梯度。在動量下傳和梯度偏離風的共同作用下，近地層風速急劇上升，造成地表揚塵，形成沙塵暴或強沙塵暴天氣。據新華社電蘭州電力有限公司在中國科學院寒區旱區環境與工程研究所專家的努力下，近日成功完成壹項沙塵暴風洞模擬實驗，探索沙塵暴物質的啟動和傳輸機制。專家通過實驗發現，土壤風蝕是沙塵暴發生發展的首要環節。風是土壤最直接的驅動力，其中氣流的性質、風速的大小以及土壤風蝕過程中風作用的相關條件是最重要的因素。此外，土壤含水量也是影響土壤風蝕的重要原因之壹。本試驗也證明了植物措施是防治沙塵暴的有效方法之壹。專家認為，植物通常以三種形式影響風蝕:在地面上分散壹定的風動量，減少氣流與灰塵之間的傳輸；停止土壤、灰塵等的運動。此外，通過實驗，研究人員得出結論:沙塵暴的發生不僅是特定自然環境條件的產物，還與人類活動有著對應關系。人為的過度放牧、亂砍濫伐、工礦交通建設，特別是人為的過度開墾，破壞了地面植被，擾亂了地面結構，形成了大面積的沙化土地，直接加速了沙塵暴的形成和發展。沙塵暴的罪魁禍首:大氣環流北京春季沙塵暴的短暫景象，不過是中國北方綿延約30萬平方公裏的黃土高原兩三百萬年來每年都會經歷的壹次天氣過程。不同的是後者的風力更強，風力持續時間更長(可以持續幾天)。沙塵暴的源頭不是50米外的十字路口，而是數百公裏外的沙漠和戈壁。這就像上帝在玩壹個不可思議的遊戲:他抓起中國西北和中亞的沙漠和戈壁表面的塵土，向東南方向扔去，留下壹個塵土落下的高地。這個遊戲大約開始於240萬年前，上帝還在享受(2002年，《自然》發表了中國學者的最新研究成果，將其開始時間推至2200萬年前)。其實風是上帝扔沙子的手。印度板塊向北移動，與歐亞板塊碰撞後，印度大陸地殼插入亞洲大陸地殼之下，撐起後者。於是，喜馬拉雅山脈的淺海消失了，喜馬拉雅山脈開始形成並逐漸擡升，青藏高原也被印度板塊的擠壓擡升。在這個過程持續了6000多萬年之後，到了大約240萬年前，青藏高原的高度已經超過了2000米。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，太平洋在中國大陸的東部，北部的西伯利亞和南部的喜馬拉雅分別被淺海占據，西部的地中海也在當時延伸到了中亞很遠的地方，所以大部分平坦的中國大陸可以從海洋中獲得充足的濕潤空氣，氣候溫暖濕潤。我國西北和中亞內陸多為亞熱帶地區，沒有大面積的沙漠和戈壁。沙塵暴然而，東西向的喜馬拉雅山脈阻擋了印度洋的暖濕氣團向北移動。隨著時間的推移，中國的西北地區越來越幹旱，逐漸形成了大面積的沙漠和戈壁。這是黃土高原上堆積的灰塵的發源地。巨大的青藏高原正好矗立在北半球的西風帶，240萬年來高度壹直在增加。青藏高原的寬度約占西風帶的三分之壹，將西風帶的表層分為南北兩支。南支沿喜馬拉雅山南側向東流，北支從青藏高原東北邊緣向東流。這種高空氣流常年存在於海拔3500-7000米，成為攜帶沙塵的主要動力。同時，由於青藏高原的隆升，東亞季風也得到了加強。從西北向東南吹的冬季風，加上西風急流，在中國北方形成了黃土高原。在中國西北和中亞內陸的沙漠和戈壁，由於溫度的劇烈變化，這裏的巖石比其他地方更快地解體成為碎片。地質學家根據其直徑將其分為礫石(大於2毫米)、砂(2-0.05毫米)、粉砂(0.05-0.005毫米)、粘土(小於0.005毫米)。粘土和泥沙顆粒可被帶到3500米以上的高空，進入西風帶，被西風急流輸送到東南方向，逐漸下落，直至黃河中下遊。兩三百萬年來，亞洲這部分地區從西北向東南運沙的過程從未停止過。大量落沙的區域正是黃土高原所在的地方，甚至華北的很多山比如五臺山、太行山的山頂都有黃土堆積。當然，包括黃河在內的中國北方幾條大河和無數山谷的沖刷作用，與黃土的堆積正好相反。否則黃土高原不會這樣，厚度不會超過409.93米。太行山以東的華北平原也是沙的沈降區，但它是沈降區，同時又發育了許多河流，所以落下的沙要麽被河流沖走，要麽被河流帶來的泥沙掩埋。中國古籍中關於“雨土”、“雨黃土”、“雨黃沙”、“雨霾”的記載有數百種。“雨土”最早的記載可以追溯到公元前1150年:天空黃而多霧，沙子像雨壹樣從天而降。這裏記錄的其實是沙塵暴。多雨土壤的位置主要在黃土高原及其附近。古人把這種事情視為壹種奇特的災變現象，認為這是“天人合壹”的征兆。晉代張華編的《博物誌》中記載:“夏傑之時，深谷長夜宮，男女雜處，十日不出門聽政。那是壹個刮風的日子，壹夜之間填滿了這個空谷。”在1966-1999期間，中國有60次持續兩天以上的沙塵暴。中科院劉東生院士認為，黃土高原應該算是沙塵暴的實驗室，這裏積累了幾百萬年來沙塵暴的記錄。來自西北沙漠和戈壁的沙塵暴漫天撒落，每年都會在黃土高原留下薄薄的壹層黃土。