原创 OREO 力学科普
春天，万物复苏的季节，但也是沙尘暴频繁发生的时候。天空灰蒙蒙一片，空气中弥漫着尘土的气息，人们戏称“吃土”。那么，你是否想过沙尘暴是如何形成的呢？为何我们造了那么多防护林，沙尘暴仍旧肆虐？沙尘暴又有什么样的利与弊呢？
强沙尘暴天气
沙尘暴是如何形成的？
沙尘暴是沙尘天气的一种极端形式，它的形成需要三个必要条件：沙源、不稳定的大气层结和强风。
沙尘暴形成的三个基本条件
1.沙源
沙尘源是形成沙尘暴的物质基础。影响我国沙尘天气的沙源，来自我国和周边国家地区的大片沙漠——包括我国境内的塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠等一众沙漠，以及蒙古的戈壁沙漠与中亚的大片荒原。这些庞大的荒漠区有大量干燥沙尘，只待后续的动力条件，扶摇直上。
2.不稳定的大气层结
什么是大气层结呢？简而言之就是大气的温度和湿度这些物理量在垂直方向上的分布，这些要素共同决定了大气垂直稳定状态。
每到春季，北半球陆地开始回暖。沙源地降水量普遍较少，植被覆盖度很低，土质条件疏松。由于土壤比热容比较小，地表升温比较快，于是在垂直方向上，就容易形成高层空气密度大，低层密度小的空间分布。这就导致大气层结非常不稳定，容易引起上下对流，沙尘自然也就从地表被抬升到空中。
3.强风条件
我们知道，风是空气的流动，它是由大气运动所形成的。沙尘暴天气则是风将地面大量的沙尘物质吹卷入空气中，使得空气特别混浊，水平能见度大为降低。这里所说能引发沙尘暴的风是指强风，强风是指足够强劲持久的风，一般指6级以上的持续大风。强风是沙尘暴形成的动力条件，也是沙尘能够在大气中长距离输送的动力保证。
造了那么多防护林，为什么还有沙尘？
每次沙尘暴来袭时，都有人会问“咱不是有‘三北’防护林吗？咋还有沙尘暴呢？”那么多树，真的白种了吗？通过下面这张图我们就能知道，肯定没有白种。通过我国几十年在植被建设上的努力，沙尘天气发生率明显下降。
1961年以来全国沙尘天数的变化图
在沙尘治理中，植被一方面可以固定当地沙源，保护地表的沙、土不被风吹走。另一方面，植被建设可以一定程度阻滞沙尘暴传播。在改善当地生态环境上，防护林建设是一个长期而缓慢的过程。通过植被根系固沙、蓄水功能，可以降低地表沙尘裸露面积，抑制、改善起沙条件，植被也可以减小局地的扬沙，但对整个风场的改善毕竟有限。
沙尘暴不仅能穿越防护林，还能翻越一道道山梁
面对强沙尘暴，防护林会在近地面区域有一定削弱，但在整个沙尘暴面前显得杯水车薪。在强烈的沙尘天气过程中，大量的沙得以被不稳定层结和上升运动抬升，厚度往往可以达到2000米以上。十几米高的防护林在它面前，犹如被降维打击……这个时候防护林只能对贴近地面的部分沙尘起到削弱沉降作用，但更高的地方的确是鞭长莫及。
沙尘暴的利弊
长期以来人们更加关注沙尘暴、沙尘过程和沙尘气溶胶给人类的生活和财产的危害性即其环境负面效应，这里就不再赘述。然而，从大陆或全球尺度上看，沙尘暴则在全球的气候和生态中扮演着重要的角色。
首先，沙尘具有中和酸雨效应。沙尘作为我国西北地区的重要生物地球化学循环物质，沙尘所携带的碳酸盐和自由可溶盐可以与大气中工业排放的大量酸性离子发生中和，从而减少酸沉降，这就是沙尘的中和酸雨效应；其次，沙尘是海洋初级生产力限制性营养元素（如氮、磷、硅、铁）的重要来源。在远离大陆河流带来的陆地碎屑物质输入的大洋，沙尘是生物可利用性营养物质的最主要来源。来自我国西北的沙尘，可能约有一半最后被输送到中国海区以及遥远的北太平洋，并能够引起某些海区初级生产力的大幅度上升。
2020年6月撒哈拉强沙尘暴漂泊过大半个大西洋，在巴哈马附近与积雨云的相遇
沙尘暴作为一种自然现象，其形成与地球的气候系统密切相关。虽然我们通过植树造林等措施可以一定程度上减轻沙尘暴的影响，但要完全消除它，还需要更深入的科学研究和更广泛的国际合作。同时，我们也应该认识到沙尘暴的双面性，合理评估其对环境和人类活动的影响。希望通过我们的努力，能够减少沙尘暴的发生，保护我们共同的家园。
文字来源力学科普
