○沙塵暴發生的三要素是大風、不穩定的大氣層結狀態和地面的沙塵源，所以常常發生在春季
○沙塵暴產生的年代已很久遠，但近期有加劇的趨勢
○沙塵暴的發生與沙漠化有關，自然成因和人為因素都起作用
春天終於來了，北方人在感受花紅柳綠、燕舞鶯歌之前，總是躲不開幾次沙塵的“洗禮”。你知道如何確定沙塵暴天氣嗎？當你站在戶外混濁的空氣中看不到離你一公里遠的地方時，這便是沙塵暴天氣了。沙塵暴一來遮天蔽日，戶外的人們苦不堪言。狂暴的風沙阻斷交通，摧毀通訊線路甚至建築，毀傷人命。我們平常所說的沙塵暴，實際上是沙暴和塵暴兩者的總稱。一般說來，沙暴是就地起沙(揚沙)，它攜帶的沙物質搬運的距離不遠，而塵暴(浮塵)卻能在高空中飄移幾千公里之外，甚至更遠。去年夏天，法國波爾多大學地質學家弗朗西斯與他的同事竟然在歐洲阿爾卑斯山的積雪中發現了來自中國的這些“不速之客”。近年來媒體對沙塵暴的關注很多，體現了社會各界對此問題的焦慮及治理的重視。要想找到治理的正確途徑必須先把它的形成機理搞清楚。那麼沙塵暴是幾個簡單原因造成還是多個系統複合作用的結果？沙源是短期形成、發生的，還是長期形成、發生的，甚至是一個地質變化過程？沙塵暴是自然成因為主還是人為的結果？本文試着就這些問題作一探討。
沙塵暴的空間和時間分佈
中國北方沙塵暴發生的特點是西北多於東北、平原(或盆地)多於山區、沙漠多於其他地區。我國北方乾旱半乾旱地區有五大沙塵暴中心：一是新疆的塔里木盆地，主要包括塔克拉瑪干沙漠和羅布泊地區，二是內蒙西部、甘肅、寧夏的阿拉善高原，包括巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠和河西走廊。三是內蒙中部的鄂爾多斯高原，包括毛烏素沙地和北部黃土高原。四是內蒙古東南部，包括後山地區、渾善達克沙地和科爾沁沙地。五是華北平原，範圍可至北京以南。這些地區的地面物質在強勁偏北風作用下影響我國北方地區甚至長江流域。
科學研究證明，沙源的形成是一個相當長的過成，其中自然力起的作用是主要的。據對深海岩心和冰蓋沉積物的測定，早在白堊紀末(距今7000萬年)就有風沙塵暴出現，我國最早的記錄可以追溯到公元前205年。在漫長的地質歷史中沙塵暴顯示出周期性變化，它與地質時期氣候變化和地面沙塵物質的消長有關，遇氣候暖濕時期地面植被生長茂密，生態環境條件好，沙塵暴發生頻率低；反之，在冷干氣候時期，則沙塵暴發生頻率高。我國從公元前205年以來有85%以上的沙塵暴都發生在3～5月份，而且多出現於春季的午後。這是由於春季是全年中空氣冷暖變化最劇烈的季節，午後到傍晚之前又是一天中氣溫最高的時段，更容易造成空氣層結的不穩定。沙塵的肆虐，就在於對流層低層存在着強烈的垂直方向的不穩定和強對流。另外，春季北方地區氣溫陡然回升，大地解凍，同時乾旱少雨，地表乾燥鬆軟，不論是耕地還是荒漠草原，均無植被覆蓋而裸露無遺，為沙塵暴的發生提供了豐富的沙塵源。
沙塵暴產生的三個條件
沙塵暴形成需要三個條件：大風、不穩定的大氣層結狀態和地面上的沙塵。沙塵暴天氣的發生一般需要有足夠強勁持久的風力，平均風速在每秒12米以上。光有大風是不夠的，只有在低層空氣不穩定的情況下，沙塵才會被卷揚得很高，被風吹到很遠的地方。當然還要有充足的沙源。
從天氣學角度看，大風的形成，一是強冷空氣入侵，即冷鋒過境，穿越鋒面的次級環流促使鋒前強烈上升、鋒后動量下傳，由此產生變壓風，這是造成近地面大風的主要因素；二是冷鋒前地面熱低壓發展使鋒區氣壓梯度增大而形成梯度風。強冷空氣是形成沙塵天氣的驅動力，只有足夠的冷空氣方有可能形成強的氣壓差，推動大氣的水平流動。又由於此時低空不同高度水平風速的不同，以及低層的強烈輻合，迫使空氣產生垂直方向的流動，從而產生強烈的水平和垂直運動。瞬時最大風速為每秒17米，短時七、八級以上，即可出現沙塵暴。形成沙塵暴的冷空氣強度要比一般大風的冷空氣更猛烈。
大氣層結是否穩定是形成沙塵暴的另一決定性因素。以最常出現區域性強沙塵暴的甘肅省河西地區為例，這裡處在冷空氣東南下的西北通道上，一般來說，冬春兩季特別是春季經常有勢力強大的冷空氣入侵，而且春季植物稀少，沙漠和裸露的地表溫度上升得很快，只要連續晴好兩三天，地面氣溫可以升得很高。如果這時遇上強大的冷空氣在中午前後過境，可形成上冷下暖的不穩定的溫度層結，沙塵暴常常在此時發生。
沙源都是些什麼東西呢？它們是怎麼來的呢？我們能“消滅”或封閉這些物質嗎？下面我們就從沙塵源的形成來尋找答案。
從我國北方地區沙塵源的形成看，一類是自然形成的第四紀沉積、堆積物；另一類是人類生產活動堆積物。前者有風成沙、沙礫戈壁、風蝕劣地、沙質粘土、第三紀紅色沙岩、現代流水沖積物、湖積物、黃土等。這些沙塵源物質量大且分佈面積廣，為強沙塵暴的形成提供了豐富的物質基礎。後者有尾礦砂、廢棄物、爐灰等堆積物和開墾耕地的裸露地面等，比如退化的森林草地、沒有植被覆蓋的干鬆土地和城鄉建築工地的沙土堆。近年發生的沙塵暴中，沙質草地和旱作耕地是主要沙源。從自然成因上看，人類無法消除沙塵暴。但從人類自身活動來看，亂砍濫伐和對土地、水資源的不合理利用而加速沙塵暴發生的負面作用是可以消減的，可以在一定程度上消減沙塵暴發生的頻率和強度。
沙源物質顆粒的大小也影響沙塵飛行的距離。如科爾沁沙地組成物質主要是中細砂粉砂層和粉細砂。鄂爾多斯等地含細砂、粉砂高達80%。鬆散沉積環境加上合適的環流條件，使這些地區成為沙塵暴的高發區和物源區。沙塵發生地區遼闊坦蕩的地貌也是成因之一。
荒漠化擴大了沙塵源，增加了沙塵暴天氣的發生，近年來氣候乾暖化和人為活動強度加大，造成荒漠化速度加快。荒漠化與經濟活動強度及人口數量增加成正相關。人口的增加加大了對土地資源和水資源的壓力，低素質的人群中便出現亂砍濫伐、過牧和水資源利用不當的現象，從而加速了荒漠化的蔓延，形成惡性循環。
沙漠以外地區的沙塵源也是一個不容忽視的因素。我國北方春季氣候乾燥，風力較強，土壤墒情差，植被疏矮，每遇大風天氣，表層乾燥土壤容易被風颳起，形成揚塵。而城郊地帶由於破土施工、建材堆積、垃圾堆放不合理等也是揚沙的來源之一。
有關防治對策的探討
我們要樹立的一個信心是，人類現有的科學技術可以遏制或減輕沙塵暴對人類的危害。防禦沙塵暴的長遠對策是從根本上改善生態環境，人為改變荒漠和半荒漠地表現狀以及惡劣的生態環境。下面就介紹幾種防風固沙工程：
一是機械沙障，主要用雜草、樹枝以及其他材料，在流沙上設置阻滯風沙流和固定沙面的障礙物。例如，草方格沙障是用稻草、麥稈和蘆葦等柔性材料，將其直接插入沙層內，直立於沙丘上，扎設成方格狀，粘土沙障是有粘土碎塊堆成小土埂而成。如果你乘火車經過寧夏回族自治區的沙坡頭，就會看到很多的這種機械沙障的景觀。
二是化學固沙，它是在流動沙地上噴洒化學粘結材料，使其在沙地表面形成一層有一定強度的防護殼，讓沙塵吹不起來。例如美國的賭城拉斯韋加斯，周圍除了沙漠就是鹽鹼地，加上嚴重缺水，樹難栽活。當地用科學技術手段，開發出一種像髮膠的材料，噴洒在沙塵上，形成沙殼。這種材料總體上分為三大類：一類是將植物纖維和舊報紙紙漿與粘性物質攪拌在一起，噴洒在沙塵的表面。在噴洒時還可以將這些材料添加綠色染料，遠看上去像一層茵茵綠草。這類纖維粘料噴在沙塵表面不深，淺淺地結成塊，由於比較薄，人不能在上面走。另一類粘性膠質材料噴洒在沙漠上，滲進沙漠要深一些，板塊層厚硬，人可以行走，但汽車等機動車輛上不去。第三類粘性膠質材料叫做“鎖定沙塵”。這種材料噴洒在沙漠上，滲透沙漠半英寸，表層粘結厚而堅硬，可以行人和各種車輛，它不怕壓，不起灰，是最結實的一種。如果沒有人為破壞或雨水流失，每噴洒一次一般可以鎖定沙塵一到兩年。這三類粘性物質的成本一般在每英畝500美元到2000美元之間，比種植樹木花草成本要低得多。
植物固沙當然是長遠大計。在水資源允許的條件下，在沙源地栽種植物，草、灌木和喬木，不僅能夠長久固定流沙，還可以從根本上遏制沙漠發展。在我國，每年的植樹節前後，大家都去義務植樹並設法把樹種活是很重要的。旱地節水技術、防護林工程以及水資源利用和調控工程等也是比較成熟的技術和治理模式。
當然，防治沙塵暴的辦法不光是靠這些防治工程技術以及植樹造林，我們更要加強科技教育和法制教育，將生態環境的保護治理、自然資源的開發利用等納入科技教育和法制教育的內容，喚起公眾的憂患意識，加強全民生態倫理、道德和法制觀念，增強全社會對自然災害的防護意識。
在這裡我們再來看看美國拉斯韋加斯對沙塵暴的防治。制度管理是當地根治沙塵的一個重要辦法。人為因素是該縣沙塵問題產生的一個重要原因。比如：有些人喜歡在沙漠上開車，弄得沙塵飛揚；再如：隨着拉斯韋加斯的擴建，在沙漠上建房、施工、修路也都可能會引起沙塵問題，如果遇到颳風就更糟了。政府採取宣傳加懲罰的措施，一是通過媒體、路牌告示及發放宣傳品，告訴人們不要人為製造沙塵。二是對沙漠土地擁有者實行承包責任制。如果沙漠土地擁有者和居住在那裡的屋主，不能很好地控制沙塵，將會受重罰，每天罰款500美元，再不執行，每天增罰2000美元。三是對人為製造沙塵者進行電話舉報，有舉報必處理。四是限制施工單位製造沙塵。對在沙漠中施工的承包單位負責人和職工在開工前至少上4個小時的環境課，讓他們在施工中盡量減少灰塵，要求他們一邊施工一邊用水消塵。如果達不到要求，空氣質檢部門將勒令其停工或給予罰款。
這對我們國家防治沙塵暴是一個很好的啟發，我們每一位公民都要增強對沙塵暴的防護意識，保護環境從自身做起。