关于沙尘暴的形成和如何维护生态平衡

热心网友：沙尘暴 (sand duststorm) 是沙暴 (sandstorm) 和尘暴 (duststorm) 两者兼有的总称，是指强风把地面大量沙尘物质吹起并卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度小于 一千米的严重风沙天气现象。其中沙暴系指大风把大量沙粒吹入近地层所形成的挟沙风暴；尘暴则是大风把大量尘埃及其它细粒物质卷入高空所形成的风暴。我国有两大沙尘暴多发地区　　第一个多发区在西北地区，主要集中在三片，即塔里木盆地周边地区，吐鲁番-哈密盆地经河西走廊、宁夏平原至陕北一线和内蒙古阿拉善高原、河套平原及鄂尔多斯高原； 　　第二个多发区在华北，赤峰、张家口一带，直接影响首都北京的安全。[3] 　　我国沙尘暴日益严重，主要是土地不合理开发和不合理耕作所致。随着人口的增加以及有关方面管理的不到位，西北、华北地区土地大量开垦，草原过度放牧，人为破坏自然植被，形成了大量裸露、疏松土地，为沙尘暴的发生提供了大量的沙尘源，一遇大风便形成影响社会、危害人民健康的沙尘暴。 　　中国西北地区由于独特的地理环境，也是沙尘暴频繁发生的地区，主要源地有古尔班通古特沙漠、塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙漠等。从1999年到2002年春季，中国境内共发生55次12次沙尘天气，其中有31次起源于蒙古国中南部戈壁地区，换句话说，就是每年肆虐中国的沙尘，约有六成来自境外。这是7月2日，中国气象局副局长李黄向媒体公布的研究结果。他说,2002年春季，中国北方共出现了12次沙尘天气过程。具有出现时段集中、发生强度大、影响范围广等3个特点。影响中国的沙尘天气源地，可分为境外和境内两种。分析表明：三分之二的沙尘天气起源于蒙古国南部地区，在途经中国北方时得到沙尘物质的补充而加强；境内沙源仅为三分之一左右。发生在中亚（哈萨克斯坦）的沙尘天气，不可能影响中国西北地区东部乃至华北地区。新疆南部的塔克拉玛干沙漠是中国境内的沙尘天气高发区，但一般不会影响到西北地区东部和华北地区。中国的沙尘天气路径可分为西北路径、偏西路径和偏北路径：西北1路路径，沙尘天气一般起源于蒙古高原中西部或内蒙古西部的阿拉善高原，主要影响中国西北、华北；西北2路路径，沙尘天气起源于蒙古国南部或内蒙古中西部，主要影响西北地区东部、华北北部、东北大部；偏西路径，沙尘天气起源于蒙古国西南部或南部的戈壁地区、内蒙古西部的沙漠地区，主要影响中国西北、华北；偏北路径，沙尘天气一般起源于蒙古国乌兰巴托以南的广大地区，主要影响西北地区东部、华北大部和东北南部。世界上共有四大沙尘暴多发区，它们分别是：北美、大洋洲、中亚以及中东地区。[3] 　　北美洲的沙漠主要分布于美国西部和墨西哥的北部。在与沙漠接壤的荒漠干旱区，沙尘暴时有发生，甚至在大平原上爆发了历史上著名的黑风暴。北美洲沙尘暴发生的原因主要是土地利用不当、持续干旱等。20世纪三十年代美国西部大平原发生了一场特大的沙尘暴，被称为黑风暴，在这场美国历史上最严重的沙尘暴中，大平原损失了3亿吨的肥沃土壤。浩劫之后，几百万公顷的农田废弃，几十万人流离失所，众多城镇成为了荒无人烟的空城。许多人被迫向加利福尼亚迁移，引发了美国历史上最大的移民潮。澳大利亚是个干旱国家，陆地面积的74.8%属于干旱和半干旱地区。澳大利亚的中部和西部海岸地区沙尘暴最为频繁，每年平均有五次之多。由于许多地方气候干燥，加上耕作和放牧，土壤表层缺乏植被的覆盖，导致了土地的逐渐沙化，一旦刮起大风，沙尘暴就会发生。亚洲中部的荒漠区也在不断扩大，中亚五国是荒漠化比较严重的地区，总面积有近400万平方公里。由于人口的快速增加，人为过量灌溉用水，乱砍滥伐森林，超载放牧，草场退化，沙漠化十分严重。中亚地区盐土面积非常辽阔，达到15万平方公里，所以造成了沙尘暴和盐尘暴的混合发生。中东地区的沙尘暴主要在非洲撒哈拉沙漠南缘地区，从20世纪70年代初到80年代中期，由于连年旱灾以及过量放牧和开垦，造成草场退化，田地荒芜，沙漠化土地蔓延，沙尘暴加剧，人们的生活环境急剧恶化。频繁的沙尘暴还殃及其他地区，有的沙尘被风带过大西洋到达了南美洲亚马逊地区，还有的沙尘被吹到其他地区条件　　有利于产生大风或强风的天气形势，有利的沙、尘源分布和有利的空气不稳定条件是沙尘暴或强沙尘暴形 成的主要原因。强风是沙尘暴产生的动力，沙、尘源是沙尘暴物质基础，不稳定的热力条件是利于风力加大、强对流发展，从而夹带更多的沙尘，并卷扬得更高。 　　除此之外，前期干旱少雨，天气变暖，气温回升，是沙尘暴形成的特殊的天气气候背景；地面冷锋前对流单体发展成云团或飑线是有利于沙尘暴发展并加强的中小尺度系统；有利于风速加大的地形条件即狭管作用，是沙尘暴形成的有利条件之一。 　　土壤、黄砂主要成分是硅酸盐，当干旱少雨且气温变暖时，硅酸盐表面的硅酸失去水分， 　　H2SiO4=SiO3 -2 + H2O（气）↑ 　　这样硅酸盐土壤胶团、砂粒表面就会带有负电荷，相互之间有了排斥作用，成为气溶胶不能凝聚在一起，从而形成扬砂即沙尘暴。沙尘暴本质上是带有负电荷的硅酸盐气溶胶。 　　总之，沙尘暴的形成需要这三个条件： 　　一是地面上的沙尘物质。它是形成沙尘暴的物质基础。 　　二是大风。这是沙尘暴形成的动力基础，也是沙尘暴能够长距离输送的动力保证。 　　三是不稳定的空气状态。这是重要的局地热力条件。沙尘暴多发生于午后傍晚说明了局地热力条件的重要性。 物理机制　　在极有利的大尺度环境、高空干冷急流和强垂直风速、风向切变及热力不稳定层结条件下，引起锋区附近中小尺度系统生成、发展，加剧了锋区前后的气压、温度梯度，形成了锋区前后的巨大压温梯度。在动量下传和梯度偏差风的共同作用下，使近地层风速陡升，掀起地表沙尘，形成沙尘暴或强沙尘暴天气。 　　据新华社兰州电在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所专家的努力下，一项为探讨沙尘物质的启动、传输机理而专门设立的沙尘暴风洞模拟实验近日顺利完成。 　　通过实验，专家们发现，土壤风蚀是沙尘暴发生发展的首要环节。风是土壤最直接的动力，其中气流性质、风速大小、土壤风蚀过程中风力作用的相关条件等是最重要的因素。另外土壤含水量也是影响土壤风蚀的重要原因之一。 　　这项实验还证明，植物措施是防治沙尘暴的有效方法之一。专家认为植物通常以3种形式来影响风蚀：分散地面上一定的风动量，减少气流与沙尘之间的传递；阻止土壤、沙尘等的运动。 　　此外，通过实验研究人员得出一条结论：沙尘暴发生不仅是特定自然环境条件下的产物，而且与人类活动有对应关系。人为过度放牧、滥伐森林植被，工矿交通建设尤其是人为过度垦荒破坏地面植被，扰动地面结构，形成大面积沙漠化土地，直接加速了沙尘暴的形成和发育。 元凶　　沙尘暴的元凶：大气环流 　　北京春天里发生沙尘暴的短暂一幕，只不过是中国北方连绵约30万平方公里的黄土高原在二三百万年中每年都要经历的天气过程，所不同的是，后者的风力更强，刮风的时间更长（可以持续几天），沙尘的来源并不是50米开外的十字路口，而是上百公里以外的沙漠和戈壁。 　　就如同上帝在玩一个匪夷所思的游戏：他把中国西北部和中亚地区沙漠和戈壁表面的沙尘抓起来往东南方向抛去，任凭沙尘落下的地方渐渐堆积起一块高地。这个游戏从大约240万年以前就开始了，上帝至今乐此不疲(2002年《自然》杂志发表了中国学者的最新研究成果，把其开始的时间推到了2200万年前）。 　　事实上，风就是上帝抛沙的那只手。 　　印度板块向北移动与亚欧板块碰撞之后，印度大陆的地壳插入亚洲大陆的地壳之下，并把后者顶托起来。从而喜马拉雅地区的浅海消失了，喜马拉雅山开始形成并渐升渐高，青藏高原也被印度板块的挤压作用隆升起来。这个过程持续6000多万年以后，到了距今大约240万年前，青藏高原已有2000多米高了。 　　地表形态的巨大变化直接改变了大气环流的格局。在此之前，中国大陆的东边是太平洋，北边的西伯利亚地区和南边喜马拉雅地区分别被浅海占据着，西边的地中海在当时也远远伸入亚洲中部，所以平坦的中国大陆大部分都能得到充足的海洋暖湿气流的滋润，气候温暖而潮湿。中国西北部和中亚内陆大部分为亚热带地区，并没有出现大范围的沙漠和戈壁。 然而东西走向的喜马拉雅山挡住了印度洋暖湿气团的向北移动，久而久之，中国的西北部地区越来越干旱，渐渐形成了大面积的沙漠和戈壁。这里就是堆积起了黄土高原的那些沙尘的发源地。体积巨大的青藏高原正好耸立在北半球的西风带中,240万年以来，它的高度不断增长着。青藏高原的宽度约占西风带的三分之一，把西风带的近地面层分为南北两支。南支沿喜马拉雅山南侧向东流动，北支从青藏高原的东北边缘开始向东流动，这支高空气流常年存在于3500—7000米的高空，成为搬运沙尘的主要动力。与此同时，由于青藏高原隆起，东亚季风也被加强了，从西北吹向东南的冬季风与西风急流一起，在中国北方制造了一个黄土高原。 　　在中国西北部和中亚内陆的沙漠和戈壁上，由于气温的冷热剧变，这里的岩石比别处能更快地崩裂瓦解，成为碎屑，地质学家按直径大小依次把它们分成：砾（大于2毫米），沙(2—0.05毫米），粉沙(0.05—0.005毫米），黏土（小于0.005毫米）。黏土和粉沙颗粒，能被带到3500米以上的高空，进入西风带，被西风急流向东南方向搬运，直至黄河中下游一带才逐渐飘落下来。 　　二三百万年以来，亚洲的这片地区从西北向东南搬运沙土的过程从来没有停止过，沙土大量下落的地区正好是黄土高原所在的地区，连五台山、太行山等华北许多山的顶上都有黄土堆积。当然，中国北部包括黄河在内的几条大河以及数不清的沟谷对地表的冲刷作用与黄土的堆积作用正好相反，否则的话，黄土高原一定不会是现在这样，厚度不超过409.93米。太行山以东的华北平原也是沙土的沉降区，但是这里是一个不断下沉的区域，同时又发育了众多河流，所以落下来的沙子要么被河流冲走，要么就被河流所带来的泥沙埋葬了。 　　中国古籍里有上百处关于“雨土”、“雨黄土”、“雨黄沙”、“雨霾”的记录，最早的“雨土”记录可以追溯到公元前1150年：天空黄雾四塞，沙土从天而降如雨。这里记录的其实就是沙尘暴。 　　雨土的地点主要在黄土高原及其附近。古人把这类事情看成是奇异的灾变现象，相信这是“天人感应”的一种征兆。晋代张华编的博物志中就记有：“夏桀之时，为长夜宫于深谷之中，男女杂处，十旬不出听政，天乃大风扬沙，一夕填此空谷。” 　　1966—1999年间，发生在中国的持续两天以上的沙尘暴竟达60次。中科院刘东生院士认为，黄土高原应该说是沙尘暴的一个实验室，这个实验室积累了过去几百万年以来沙尘暴的记录。中国西北部沙漠和戈壁的风沙漫天漫地洒过来，每年都要在黄土高原上留下一层薄薄的黄土。维持生态平衡生态平衡（ecological balance）是指在一定时间内生态系统中的生物和环境之间、生物各个种群之间，通过能量流动、物质循环和信息传递，使它们相互之间达到高度适应、协调和统一的状态。也就是说当生态系统处于平衡状态时，系统内各组成成分之间保持一定的比例关系，能量、物质的输入与输出在较长时间内趋于相等，结构和功能处于相对稳定状态，在受到外来干扰时，能通过自我调节恢复到初始的稳定状态。在生态系统内部，生产者、消费者、分解者和非生物环境之间，在一定时间内保持能量与物质输入、输出动态的相对稳定状态。（1）自然生态系统经过由简单到复杂的长期演代，最后形成相对稳定状态，发展至此，其物种在种类和数量上保持相对稳定；能量的输入、输出接近相等，即系统中的能量流动和物质循环能较长时间保持平衡状态。此时，系统中的有机体将所有有效的空间都填满，环境资源能被最合理、最有效地利用。例如，热带雨林就是一种发展到成熟阶段的群落，其垂直分层现象明显，结构复杂，单位面积里的物种多，各自占据着有利的环境条件，彼此协调地生活在一起，其生产力也高； （2）生态系统具有一定的内部调节能力。 （3）生态平衡是动态的。在生物进化和群落演替过程中就包含不断打破旧的平衡，建立新的平衡的过程。人类应从自然界中受到启示，不要消极地看待生态平衡，而是发挥主观能动性，去维护适合人类需要的生态平衡（如建立自然保护区），或打破不符合自身要求的旧平衡，建立新平衡（如把沙漠改造成绿洲），使生态系统的结构更合理，功能更完善，效益更高。 生态平衡是整个生物圈保持正常的生命维持系统的重要条件，为人类提供适宜的环境条件和稳定的物质资源。 生态平衡是指生态系统内两个方面的稳定：一方面是生物种类（即生物、植物、微生物.有机物）的组成和数量比例相对稳定；另一方面是非生物环境（包括空气、阳光、水、土壤等）保持相对稳定。生态平衡是一种动态平衡。比如，生物个体会不断发生更替，但总体上看系统保持稳定，生物数量没有剧烈变化。 生态系统一旦失去平衡，会发生非常严重的连锁性后果。例如，五十年代，我国曾发起把麻雀作为"四害"来消灭的运动。可是在大量捕杀了麻雀之后的几年里，却出现了严重的虫灾，使农业生产受到巨大的损失。 后来科学家们发现，麻雀是吃害虫的好手。消灭了麻雀，害虫没有了天敌，就大肆繁殖起来、导致了虫灾发生、农田绝收一系列惨痛的后果。生态系统的平衡往往是大自然经过了很长时间才建立起来的动态平衡。一旦受到破坏，有些平衡就无法重建了，带来的恶果可能是人的努力无法弥补的。因此人类要尊重生态平衡，帮助维护这个平衡，而绝不要轻易去破坏它。 其他定义：是指自然生态系统中生物与环境之间,生物与生物之间相互作用而建立起来的动态平衡联系。又称“自然平衡”。在自然界中，不论是森林、草原、湖泊------都是由动物、植物、微生物等生物成份和光、水、土壤、空气、温度等非生物成份所组成。每一个成分都并非是孤立存在的，而是相互联系、相互制约的统一综合体。它们之间通过相互作用达到一个相对稳定的平衡状态，称为生态平衡。实际上也就是在生态系统中生产、消费、分解之间地保持稳定。如果其中某一成分过于剧烈地发生改变，都可能出现一系列的连锁反应，使生态平衡遭到破坏。如果某种化学物质或某种化学元素过多地超过了自然状态下的正常含量，也会影响生态平衡。生态平衡是生物维持正常生长发育、生殖繁衍的根本条件，也是人类生存的基本条件！ 生态平衡又称“自然平衡”。在自然界中，无论是森林、草原、湖泊------都是由动物、植物、微生物等生物成份和光、水、土壤、空气、温度等非生物成份所组成。每一个成分都并非是孤立存在的，而是相互联系、相互制约的统一综合体。它们之间通过相互作用达到一个相对稳定的平衡状态，称为生态平衡。实际上也就是在生态系统中生产、消费、分解之间地保持稳定。如果其中某一成分过于剧烈地发生改变，如大量繁殖，都可能出现一系列的连锁反应，使生态平衡遭到破坏。如果某种化学物质或某种化学元素过多地超过了自然状态下的正常含量，也会影响生态平衡。生态平衡是生物维持正常生长发育、生殖繁衍的根本条件，也是人类生存的基本条件。生态平衡遭到破坏，会使各类生物接灭绝。

热心网友：沙尘暴形成沙尘暴是一种风与沙相互作用的天气现象,即由于强风将地面沙尘吹起，使大气能见度急剧降低的灾害性天气。形成的原因是多种多样的，既有自然原因，也有人为原因，像地球温室效应、厄尔尼诺现象、森林锐减、植被破坏、物种灭绝、气候异常等因素。其中，人口膨胀导致的过度开发自然资源、过量砍伐森林、过度开垦土 地是形成沙尘暴的主要原因，并加重了其强度和频度。沙尘暴多发生在每年的4—5月，以我国西北地区为例，每年此时，在太平洋上形成夏威夷高压，亚洲大陆形成印度低压，强烈的偏南风由海洋吹向陆地，控制 大陆的蒙古高压开始由西向北移动，寒暖气流在此交汇，较重的西伯利亚寒流自西向东来势快，常形成大风。形成沙尘暴的风力一般8级以上，风速约每秒25米。 此外，沙尘暴形成需要有充足的沙源，沙尘、沙粒能被风吹离地面。 我国西北地区深居内陆，森林覆盖率不高，大部分地表为荒漠和草原，沙荒地多，为沙尘暴的形成提供了条件。 况且，贫穷的西北人民还想靠挖甘草、搂发菜、开矿发财，这些掠夺性的破坏行为更加剧了这一地区的沙尘暴灾害。裸露的土地很容易被大风卷起形成沙尘暴甚至强 沙尘暴。 在自然状态下，沙尘暴一般规模小。但由于人们乱垦草地和超载放牧，使大片草地变为荒地，加大了沙尘暴发生的频度和强度。本世纪30年代，美国在向西部 大平原开发过程中，大量伐林毁草，致使大片草地沦为荒漠，导致了3次著名“黑风暴”的发生。据1934年席卷北美大陆的一次黑风暴事后估计，当时约有3亿 吨沃土被吹走，其中芝加哥一天的降尘量达1242万吨。 沙尘暴的危害有很多：1、人畜死亡、建筑物倒塌、农业减产。沙尘暴对人畜和建筑物的危害绝不亚于台风和龙卷风。1993年5月5日，我国西北4省，曾 发生一次特大沙尘暴，死亡85人，失踪31人，直接损失高达5.4亿元。1999年8月14日清晨开始，甘肃河西走廊的敦煌等地区发生中等强度的沙尘暴， 瞬间风速达每秒14米，能见度在200至300米之间，飞沙走石，形如黄昏，（目前人员伤亡尚在统计之中）。近5年来，我国西北地区累计遭受到的沙尘暴袭 击有20多次，造成经济损失12亿多元，死亡失踪人数超过200人。 2、大气污染、表土流失。沙尘暴降尘中至少有38种化学元素，它的发生大大增加了大气固态污染物的浓度，给起源地、周边地区以及下风向地区的大气环 境、土壤、农业生产等造成了长期的、潜在的危害。特别是农作物赖以生存的微薄的表土被刮走后，贫瘠的土地将严重影响农作物的产量。 防治沙尘暴最主要的方法是增加地表植被覆盖。具体为植树种草，固结泥沙。建国以来我国已建成的连结东北、华北和西北的三北防护林，以及在沙漠边缘植树 种草等工程，对防治沙尘暴的发生起了重要作用。据地处陕西省北部的榆林市统计，多年植树种草的结果，使沙尘暴从50年代的每年66天减少到现在的每年5 天。