沙尘暴成因、传输与时空分布详解

（一）沙尘暴的成因

沙尘暴的发生是特定的气象和地理条件相结合的产物，其形成必须同时具备以下3个条件：大风、丰富的沙尘物质及不稳定的空气状态。大风是形成沙尘暴的动力条件，只有具备强而持久的风才能吹起大量的沙尘。丰富的沙尘源是形成沙尘暴的物质基础，沙漠、退化的林草地、无植被覆盖的干松土地、城乡建筑工地的泥沙等都可能成为沙源。而不稳定的空气状态则导致局部的热对流猛烈发展，产生强大动力将沙尘卷入高空，从而形成沙尘暴或扬沙天气。

尽管沙尘暴同洪水、地震和火山喷发一样，是大自然万物消长中的一环，有其自身的活动规律，但近代沙尘暴发展趋势剧增与自然资源被过度开发利用以及不合理的人为活动干扰造成的大面积植被破坏、沙化加剧、水土流失、土壤次生盐渍化等密切相关，而不能完全归结为是自然风沙活动的结果。可以说，人类不合理的经济活动加剧了沙尘暴的强度和频率，或者说沙尘暴是伴随人类活动破坏生态平衡而愈演愈烈的。

（二）沙尘暴的传输

沙尘暴天气过程所产生的沙尘气溶胶微粒在输送过程中不断地沉降、扩散和稀释，但粒径0.5～4.0 μm的沙尘气溶胶粒子可被远距离输送，可随大气环流输送到较远的地方去，对那里的天气和气候产生影响。例如，中国西北地区的沙尘暴天气过程可将当地的黄沙粒子输送到日本、韩国，甚至北太平洋地区，作为该地上空冷却云中凝结核的一部分，起到增加降水的作用。撒哈拉及其周围干旱区的沙尘可由热带东风气流携带，越过大西洋，输送到美洲大陆；还可通过沙尘暴过程输送沉降到欧洲中部、南部以及德国北部地区等。

我国北方春季的沙尘天气是与冷空气活动产生的大风相伴出现的。与冷空气活动路径相联系，西北地区沙尘暴天气的出现主要有3条移动路径，即西北路径（冷空气源于北冰洋冷气团，强冷空气自西西伯利亚向东南经我国北疆、内蒙古西部入侵河西走廊，造成大风沙尘暴，穿过巴丹吉林和腾格里沙漠，然后东移至鄂尔多斯高原）、西方路径（主要发生在塔里木盆地、河西走廊西部、青海省等）、北方路径（从蒙古国经我国内蒙古中部到达宁夏、陕北、华北等地），其中西北路径沙尘暴天气最多，约占总数的68%，且该路径沙尘暴有移动迅速、强度大、影响范围广、灾害重的特点。

（三）沙尘暴的时空分布

全世界四大沙尘暴多发区分别位于中亚、北美、中非和澳大利亚，无不与广袤的沙漠相联系。我国的沙尘暴属于中亚沙尘暴区的一部分，主要发生在北方干旱半干旱地区，是世界上唯一在中纬度地区发生沙尘暴最多的区域。总的特点是西北多于东北地区，平原（或盆地）多于山区，沙漠及其边缘多于其他地区。沙源区主要分布在西北地区的巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、塔克拉玛干沙漠、乌兰布和沙漠、黄河河套的毛乌素沙漠周围。其中河西走廊到内蒙古中西部、宁夏干旱区既是我国沙尘暴最主要的源地区，也是受沙尘暴影响最严重的地区。华北北部的广大地区为沙尘暴的扩散影响区。扬沙的影响范围比沙尘暴要广，一直延伸到长江中下游地区，浮尘的影响范围更广，其影响区域一直延伸到四川盆地和南岭北侧。(www.xing528.com)

我国沙尘暴有季节和月份变化的特点，冬、春季最多，夏季次之，秋季（新疆地区为冬季）最少。按月份来看，4月份发生频率最高，3月和5月次之，秋季的9月份（新疆为12月或1月份）最低。沙尘暴也具有明显的日变化特征，主要发生在午后到傍晚时段内，占总数的65.4%。在河西走廊中部地区，黑风暴大都出现在中午12时至晚上10时的时段内。

（四）沙尘暴频发区气象和大气环境状况

沙尘暴主要发生在沙漠及其邻近的干旱、半干旱地区。这些地区常年气候干燥、降水稀少，植被稀疏，具有丰富的沙源；春天风力强劲，为沙尘暴的形成提供了极大的动力条件；同时人类的不合理活动，如滥伐乱垦、过牧以及水资源过度开发使土地裸露沙化，导致沙尘天气不断发生。

甘肃省地处青藏高原、黄土高原和内蒙古高原的交汇处，最西部处在南疆沙漠和戈壁边缘，北部与巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠接壤，是沙尘暴的源地和频发区。2004年和2005年，孟紫强研究组为了查清沙尘暴对健康的影响，对甘肃省武威市进行大样本沙尘天气的研究，包括沙尘暴的流行病学调查和沙尘天气细颗粒物（PM2.5）理化特性与毒理学研究。这是迄今为止最大规模地对沙尘暴与健康的系统研究，其研究成果构成本文的主要内容，故为了深入理解沙尘暴对健康的影响，了解武威市的气象和大气环境状况是需要的。

武威市的气象和大气环境状况对沙尘暴频发区有一定代表性，该市地处甘肃省河西走廊东端，现辖凉州区、民勤县、古浪县和天祝藏族自治县一区三县，总面积3.3万km2，总人口近200万，其中市区人口100.82万人（2004年武威市统计局资料）。该地区属典型的温带大陆性气候，年平均气温7.8℃、降水量60～610 mm、蒸发量1 400～3 010 mm、日照时数2 200～3 030 h、无霜期85～165 d，是甘肃省重要的商品粮、油和瓜果蔬菜生产基地。由于太阳辐射强，降水少而蒸发量大，且常受风沙影响，因而市区内大气环境质量不高，尤其在春季，由沙尘天气造成的颗粒物污染成为影响大气环境质量的主要因素。

武威市的3—5月是沙尘天气包括沙尘暴的频发期，不论沙尘天气还是非沙尘天气，主要大气污染物SO2、NO2的日平均值均低于国家空气质量二级标准。在沙尘天气发生时，大气压改变不大，气温、相对湿度有下降趋势，但与非沙尘天气比较差异无统计学意义；而大气PM10和PM2.5显著增高，不同沙尘天气下的增高幅度依次为：沙尘暴＞扬沙天气＞浮尘天气。