强沙尘暴是指强度很强的沙尘暴,大风将地面尘沙吹起,使空气非常混浊,水平能见度小于0.5km的天气现象。

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    1定义

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    解释1:强沙尘暴是指强度很强的沙尘暴,大风将地面尘沙吹起,使空气非常混浊,水平能见度小于0.5km的天气现象。

    解释:2:据中央气象局地面气象观测规定:“由于强风及地面大量尘沙吹起,使空气浑浊,水平能见度小于1公里的天气现象叫沙尘暴。”目前,对沙尘暴的分级标准还未统一,根据钱正安等人的研究并参照了国际上的分级办法,强沙尘暴和特强沙尘暴可以定级为:同时满足风速 ≧ 20米/秒、能见度<200米者为强沙尘暴;同时满足风速 ≧ 25米/秒、能见度<50米者为特强沙尘暴(俗称黑风)。

    2空间分布

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    西北地区是强沙尘暴的多发区和重灾区。根据沙尘暴天气系统移动路径,我国发生强和特强沙尘暴天气的冷高压主要有两条移动路线,即:

    西下路线:主要受西伯利亚内蒙古高压反气旋的影响,具有移动迅速,强度大、影响面广、灾害重的特点。该路线包括:

    塔里木盆地周围地区、吐鲁—鄯善—托克逊盆地,经河西走廊直至陕北一线。锋后冷高压中心在新疆或内蒙古西部;

    新疆柯坪、和田、民丰及格尔木一线。强沙尘暴天气在这地区持续时间较长;

    经敦煌、民勤-线向东移动。

    北下路线:冷空气从贝加尔湖经蒙古国中部南下直接侵入陕北,影响内蒙古高原、鄂尔多斯高原,阿拉善高原巴音毛道经榆林一线。

    3时间分布

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     据统计,强沙尘暴从13世纪后发生频率增高,18世纪后大增。1949年建国以来的半个世纪,每10年间强和特强沙尘暴频数的年际变化是:50年代发生5次,60年代发生8次,70年代发生13次,80年代发生14次,90年代至今已发生20次,达到最高峰,可见强沙尘暴的发生频率越来越强。大范围的强和特强沙尘暴天气的季节变化较有规律,据观测主要集中在3-5月,以4月较为集中。例如,1993年特大沙尘暴发生在5月4日——6日;1998年第一次强沙尘暴发生在4月16-18日;1999年发生在4月4-6日(多次);2000年特强沙尘暴发生在4月5-7日。据历年的记录,强和特强沙尘暴出现以4月份频率最高,属最活跃期。

    4具备条件

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    大范围的强和特强沙尘暴天气的发生必需具备的条件是:

    (-)强风和低能见度,在西北地区大气循环的规律在春季多为大风季节;

    (二)地面有丰富的、无植被覆盖的、干燥的沙尘物质;

    (三)地面呈不稳定热层结,空气对流加强形成上升气流。根据野外观测,强大气流携带沙尘运动的过程中,当风速超过10米/秒时,在地面条件具备的情况下,其扬沙的时间持续较长且能产生沙尘暴天气,若平均风力在7级以上时就能产生强或特强沙尘暴。西北地区春季干旱少雨,蒸发量大,植物又在无叶状态,对地表覆被作用微小,为产生强和特强沙尘暴天气提供最佳条件。

    沙尘暴天气出现的日变化:根据西北重点地区的记载和我们野外研究观测,一般沙尘暴天气多在午后开始,绝大多数集中在午后至傍晚,南疆多在傍晚开始,后半夜至上午发生较少。这是由于下午近地层温度增高,风力增大,同时大气低层热层结不稳定,热对流最易发展,对产生沙尘暴的天气有利。

    5重大危害

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    强沙尘暴是干旱、半干旱地区具有突发性、大灾害的主要灾害性天气。它具有致灾重、成灾面广的特点,给国民经济、人民生活造成了严重损失。

    例一:1993年5月4日至6日,一股西下路线的特大沙尘暴,受西伯利亚冷空气入侵并加速南下的影响,其影响范围很大,从新疆北部到甘肃河西、内蒙古西部、宁夏大部地区,总面积约110万平方公里。特大沙尘暴瞬时最大风速大于37.9米/秒(大于12级),一般为21米/秒(8级),能见度<50米。特大沙尘暴造成严重损失,仅新疆、甘肃、内蒙、宁夏四省(区)共死亡85人,伤264人,毁坏房屋4412间,死亡和丢失牲畜12万头(只);农作物受灾面积达560万亩,埋没水渠2000多公里,一些地方交通受阻,电讯中断……造成直接经济损失达5.5亿元人民币,对生态环境、经济发展产生很大影响。例二是1998年4月16至18日,特强沙尘暴数次袭击我国西部地区,由西至东直至长江下游,形成了“广大西北起沙暴,北京下泥雨,黄沙笼罩长江以北”的恶劣环境,其影响范围之大是历史上罕见的。特强沙尘暴经过北京上空与降雨天气相遇,形成当地称为“泥雨”的天气。内蒙古、北京、济南、南京等地出现浮尘天气。在古城南京,空中总悬浮颗粒物浓度比正常值高出8倍。内蒙阿拉善盟行政公署以特急文件上报该盟受沙尘暴危害情况:8—10级强风袭击历时12小时,环境质量TSP浓度平均值为62.4毫克/立方米,远远超过国家环境空气质量标准,其持续时间长、范围广。据当地统计,连续6天的沙尘暴造成的直接经济损失(不包括土地的损失)超过10亿元人民币,人们的生存受到威胁,“生态移民”正在进行,灾害之大是历史上罕见的。他们发出了“生命的呼唤”,提出:“如不尽快治理日益恶化的生态环境,阿拉善将成为第二个‘罗布泊’,生命将在这里消亡。”

    6形成原因

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    强和特强沙尘暴天气形成的主要原因是自然因素和人为因素的作用,即受气候、地理、社会、人文等综合影响的结果。多种致灾原因交叉渗透又相互联系,但是,人为因素往往通过自然因素产生主要作用。

    自然因素

    在我国西北地区出现的强和特强沙尘暴与大气、地形和植被的关系十分密切。

    强沙尘暴的形成与大气的关系:强沙尘暴天气的频发区和重灾区主要位于中纬度的干旱、半干旱区,即受荒漠化严重影响和危害的地区。另外,这个地区对全球气候变化最为敏感并产生负面的影响。

    强冷空气是形成沙尘暴的驱动力,只有足够强的冷空气,才有可能形成强的气压梯度,促进大气环流的运行;但丰富的干燥、疏松沙尘物质是沙尘暴形成的地面条件。当气流在强大动力的驱动下,地面无植被覆盖时,气流才能携带大量地表粉尘细沙,悬浮在空中形成沙尘暴,其高度轻者达1000-2500米,重者可达2500-3200米。

    沙尘暴的形成要有不稳定的地表热层结,在沙尘暴发生的前几天往往有持续高温天气,促进上升气流的活动,增强气流对地面的扰动,所以在冷暖交替的春季最易形成沙尘暴。

    强沙尘暴的形成与地理因素的关系:地形、地貌对沙尘暴天气的形成有重要的导向作用和“地形效应”。西北地区地形的特点是山脉与盆地相间,高原与平川相接。如准葛尔盆地位于天山与阿尔泰山之间;塔里木盆地位于天山与昆仑山之间;河西走廊南为祁连山、阿尔金山,北为阿拉善高原——北山地台边缘隆起带,中部为走廊高平原。地形对沙尘暴运行途径起着导向、强化作用,并加大气压梯度和温度梯度,导致沙尘暴天气的产生。

    沙尘暴天气多发生在内陆沙漠地区。我国西北地区由于有塔克拉玛干大沙漠、巴旦吉林沙漠、腾格里沙漠等,因此形成了沙尘暴的频发区。

    强沙尘暴的形成与植被关系最为密切:在干燥、裸露的干旱地区,大面积沙化土地和沙地为沙尘暴的形成提供了丰富的沙尘源。在有灌木覆被的地表,植被改变地面粗糙度,增加地面对气流的阻力,改变近地面表层的气流结构。根据慈龙骏等于1979年的观测研究,当气流从裸露地进入草带以后,地面粗糙度可提高8xl04-3xl05 倍,对气流的阻力相应增加17-26倍,摩阻系数增加4-5倍。在宽度为244米的灌(草)带处,可减少上层气流对近地面层气流的动能量补给,降低了近地面层的风速40%,在10公分的高度上,风速可降低90%。

    有防护林网保护的地带,稀疏结构林带的保护范围可达林带高的24—38倍,平均降低风速34-41%。因此,林带防治沙尘暴的作用十分明显。如1961年,吐鲁番县出现一场特强沙尘暴,持续13个小时,风力达12级,全县农作物受灾面积达85%,其中6700多公顷丰收在望的小麦平均单产仅4.5公斤,2667多公顷棉花和4000多公顷大高粱全被刮走,农业生产遭到严重的损失。1975年4月该区又遭到多次强沙尘暴和极强干旱风的袭击,沙尘暴的破坏力与1961年相同,但由于吐鲁番县自1961年以后大力营造防护林,封沙育草、防风治沙、兴修水利,到1975年营造并保存护田林带(网)3100多条,封沙育草近5333多公顷,使全县70%的耕地实现了林网化,增强了抵抗沙尘暴的能力,这一年全县受灾面积仅占播种面积的8% 。又如1998年特大的沙尘暴造成新疆9亿多元的经济损失,但石河子地区由于植树造林,绿化覆盖率已达40%,在这场40年来罕见的沙尘暴袭击新疆时未受损失。

    人为因素

    人类活动在沙尘暴形成中起了重要作用,主要包括两个方面:一是不合理的土地利用。联合国环境规划署在分析全球荒漠化人为因素作用时指出,过度放牧占退化土地面积的34.5%,森林破坏占29.5%,不适当的农业利用占28.1%,其他如水资源利用不当、工矿交通占7.95%。我国的情况大体相似。二是人口增长和城市化的迅速发展,增加对现有生产性土地的压力,以及农牧民通过强度经济活动谋求生活改善的短期行为。人为活动因素主要可归纳为:

    滥垦:北方10年开垦,竟有一半撂荒。全国农业区划办公室对黑龙江、内蒙古、甘肃和新疆的部分地区(县)共53个县级单位进行了1986和1996年10年来的卫星遥感调查,发现北方四省区10年来刨草毁林现象严重,开垦的土地近半撂荒,10年来开垦面积为174万公顷,而保留耕地总面积则为88.4万公顷,占开垦总面积50.8%。当地群众痛心地说:“一年开草场,二年打点粮,三年五年变沙梁。”

    撂荒形成了大面积的沙化土地,扩大荒漠化,为沙尘暴形成提供丰富的沙尘物质。从历史上看,有些大面积的沙化土地和沙地是与大规模的农垦及战争的频繁发生有关的。建国以来的三次大开荒,使自然植被遭到大面积破坏,掠夺式的破坏植被使之成为裸露沙地。许多地方在不具备开垦条件又无防护措施的情况下,无计划、无节制地进行开垦,导致土地荒漠化。

    滥伐:分布在沙漠、沙地周围的天然荒漠林是长期形成的自然平衡产物,与大面积栽植的各类人工林(包括灌木林)形成防护体系,是维持荒漠化地区生态系统稳定的重要组成部分。西部地区由于滥伐林木,脆弱的生态系统完全没有生机,流沙四起。如塔里木河下游沿岸胡杨林已由60年代的5.3万公顷减少到目前不到1.333万公顷,减少了75%。坝上地区位于草原向森林的过渡地带,由于滥砍滥伐森林,使生态环境遭到严重破坏,根据陆地卫星影像解译分析:1987年至1996年9年间森林面积由36.35万公顷减少到22.24万公顷,减少了38.82%;流沙面积由6.8万公顷增加到12.91万公顷,增加了81%。

    滥牧:过度放牧导致草场退化。当前西北地区已有近70%的草场因过度放牧而退化,草场牧畜超载率为50-120%,有的地区高达300%。浑善达克沙地由于过度放牧,导致荒漠化, 1989年和1996年的7年间,该地区流沙面积增加了93.3%;草地面积由1989年的60.25万公顷减少到1996年的43.01万公顷,减少了28.6%。加之该地区畜群点和饮水点布局不合理,使草场植被破坏严重,风蚀加剧。

    滥用水资源:西北干旱、半干旱地区水资源总量主要来源于降水、地表径流和地下水。多年来各地对水资源的利用缺乏科学管理,浪费现象+分严重,上游灌溉缺乏严格制度,灌溉量过大。严重的水资源短缺和分配不均造成西北地区生态用水困难,使大面积天然荒漠林死亡,植被干枯。在经济建设事业不断发展,水资源开发强度日益增加的情况下,致使河流下游断水、地下水开采过度、水土不平衡和荒漠化加剧。

    7对策建议

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    控制沙尘暴的发展首先必须防治荒漠化,在此建议:

    增强领导与群众防治荒漠化和沙尘暴的责任感和紧迫感。强和特强沙尘暴如同洪水猛兽,来势凶猛,破坏性大。为了保证西部开发,各级领导和群众要提高对防治荒漠化的责任心和迫切感,切实行动起来。防治荒漠化与其他建设不同,它是长期任务,又不是一劳永逸的工程,一旦受到人为破坏,工程就会毁于旦夕。建议通过一定的行政手段将防治荒漠化工程作为领导任期责任制的内容来评价其政绩。

    将防治荒漠化纳入2l世纪国民经济和社会发展计划,列人国家重点工程,作为国家基础设施建设项目。

    严格认真地做好荒漠化防治规划,分阶段完成。做到科学规划、按规划施工、严格管理。防治荒漠化工程是百年大计,要抓住西北大开发这-重大机遇,遏制荒漠化的扩展,减少沙尘暴的发生。

    防治荒漠化是系统工程,要在加大荒漠化严重地区的治理力度的同时,做好-般地区的生态建设,层层设防。防治沙尘暴也要层层设防,要“因地制宜,因害设防”地封沙育林、育草,退耕还林,绿化荒沙(山),对各地无草木覆盖的裸露地面都要加快绿化。

    加强科学技术,重视专家的参与,建立新形势下的生产、科研、推广相结合的新型工程结构。工程应实行招标,增加竞争机制,同时创造条件,使具有真才实学的专家参与工程建设,以增加科技含量。防治荒漠化和强沙尘暴都是技术难度很大的工程,涉及多种学科,建议结合工程实践中的难题开展科学研究,并从工程经费中提取3—5%的基本资金,支持科学研究,提高工程质量;同时,利用国外新技术、新经验、新理论来满足我们的需要。

    做好荒漠化的监测预报工作,把荒漠化的预防工作放在首位。建立全国性的防治荒漠化和沙尘暴的信息网络系统,开展预报工作,把荒漠化控制在开始阶段;

    加强国际合作交流:荒漠化和沙尘暴防治都涉及国际环境问题,加强国际间交流与合作十分重要。一方面扩大中国的影响,同时利用一切可能的机会争取国际上资金、技术的援助以促进防治荒漠化工程的顺利进行。

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    参考资料

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    [1].中国网:强沙尘暴灾害和中国土地荒漠化的扩展趋势

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    • 更新时间:2015-03-30
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