沙尘天气年鉴2017年8月_沙尘天气年鉴2017年

1.三北防护林为啥挡不住沙尘暴？

2.沙尘暴的起因

沙尘来源及其路径

从1999年到2002年春季，我国境内共发生53次（ 1999年9次，2000年14次，2001年18次，2002年12次）沙尘天气，其中有33次起源于蒙古国中南部戈壁地区，换句话说，就是每年肆虐我国的沙尘，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，我国北方共出现了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。影响我国的沙尘天气源地，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，在途经我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，不可能影响我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我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。我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，主要影响我国西北、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，主要影响我国西北、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。

近年我国的大风沙尘天气

经统计，60年代特大沙尘暴在我国发生过8次，70年代发生过13次，80年代发生过14次，而90年代至今已发生过20多次，并且波及的范围愈来愈广，造成的损失愈来愈重。现将90年代以来我国出现的几次主要大风和沙尘暴天气的有关情况介绍如下：1993年：4月至5月上旬，北方多次出现大风天气。4月19日至5月8日，甘肃、宁夏、内蒙古相继遭大风和沙尘暴袭击。其中5月5日至6日，一场特大沙尘暴袭击了新疆东部、甘肃河西、宁夏大部、内蒙古西部地区，造成严重损失。1994年：4月6日开始，从蒙古国和我国内蒙古西部刮起大风，北部沙漠戈壁的沙尘随风而起，飘浮到河西走廊上空，漫天黄土持续数日。1995年：11月7日，山东40多个县（市）遭受暴风袭击，35人死亡，121人失踪，320人受伤，直接经济损失10亿多元。1996年：5月29日至30日，自1965年以来最严重的强沙尘暴袭掠河西走廊西部，黑风骤起，天地闭合，沙尘弥漫，树木轰然倒下，人们呼吸困难，遭受破坏最严重的酒泉地区直接经济损失达两亿多元。1998年：4月5日，内蒙古的中西部、宁夏的西南部、甘肃的河西走廊一带遭受了强沙尘暴的袭击，影响范围很广，波及北京、济南、南京、杭州等地。4月19日，新疆北部和东部吐鄯托盆地遭瞬间风力达12级的大风袭击，部分地区同时伴有沙尘。这次特大风灾造成大量财产损失，有6人死亡、44人失踪、256人受伤。5月19日凌晨，新疆北部地区突遭狂风袭击，阿拉山口、塔城等风口地区风力达9至10级，瞬间风速达每秒32米，其他地区风力普遍达到6至7级。狂风刮倒大树，部分地段电力线路被刮断。1999年：4月3日至4日，呼和浩特地区接连两天发生持续大风及沙尘暴天气。这次沙尘暴的范围从内蒙古自治区的西部地区一直到东部的通辽市南部，瞬时风速为每秒16米。伊克昭盟达拉特旗风力最高达到10级。2000年：3月22日至23日，内蒙古自治区出现大面积沙尘暴天气，部分沙尘被大风携至北京上空，加重了扬沙的程度。3月27日，沙尘暴又一次袭击北京城，局部地区瞬时风力达到8至9级。正在安翔里小区一座两层楼楼顶施工的7名工人被大风刮下，两人当场死亡。一些广告牌被大风刮倒，砸伤行人，砸坏车辆。2002年：3月18日到21日，20世纪90年代以来范围最大、强度最强、影响最严重、持续时间最长的沙尘天气过程袭击了我国北方140多万平方公里的大地，影响人口达1.3亿。

什么是沙尘暴？

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卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度小于 1km 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。

沙尘天气概念、规定和标准

一、沙尘天气概念：

沙尘天气分为浮尘、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴四类。

浮尘：尘土、细沙均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10公里的天气现象；

扬沙：风将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度在1公里至10公里以内的天气现象；

沙尘暴：强风将地面大量尘沙吹起，使空气很混浊，水平能见度小于1公里的天气现象；

强沙尘暴：大风将地面尘沙吹起，使空气很混浊，水平能见度小于500米的天气现象。

二、沙尘天气过程分类

沙尘天气过程分为四类：浮尘天气过程、扬沙天气过程、沙尘暴天气过程和强沙尘暴天气过程。

浮尘天气过程：在同一次天气过程中，我国天气预报区域内5个或5个以上国家基本（准）站在同一观测时次出现了浮尘天气；

扬沙天气过程：在同一次天气过程中，我国天气预报区域内5个或5个以上国家基本（准）站在同一观测时次出现了扬沙天气；

沙尘暴天气过程：在同一次天气过程中，我国天气预报区域内3个或3个以上国家基本（准）站在同一观测时次出现了沙尘暴天气；

强沙尘暴天气过程：在同一次天气过程中，我国天气预报区域内3个或3个以上国家基本（准）站在同一观测时次出现了强沙尘暴天气。

三、沙尘天气预报警报发布标准：

1、决策服务

预计未来24小时内将有沙尘天气过程发生时，在内部公报、专报及决策服务材料中发布沙尘天气预报。

2、公众预报

国家级标准：

预计未来24小时内将有沙尘天气过程发生，且影响范围较大或影响到京津地区时，向社会公众发布沙尘暴警报。；

预计未来24小时内将有沙尘暴或强沙尘暴天气过程发生，并将造成严重影响时，向社会公众发布沙尘暴警报。

省级标准：

由各省（区、市）气象局参照国家级标准确定。

说明：

1、省级沙尘天气预报警报发布标准报中国气象局备案。

2、沙尘天气预报、警报应包括发生沙尘天气的区域、时段、强度、可能造成的影响及对策。

3、中央气象台向公众发布沙尘天气预报警报前应及时通过有效方式向有关省气象台通报，省级气象台向公众发布沙尘天气预报警报前应及时通过有效方式向中央气象台及有关气象台站通报。

沙尘暴天气成因及物理机制

沙尘暴天气成因

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。

沙尘暴形成的物理机制

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。

沙尘暴主要危害方式

⑴ 强风：携带细沙粉尘的强风摧毁建筑物及公用设施，造成人蓄亡。

⑵ 沙埋：以风沙流的方式造成农田、渠道、村舍、铁路、草场等被大量流沙掩埋，尤其是对交通运输造成严重威胁。

⑶ 土壤风蚀：每次沙尘暴的沙尘源和影响区都会受到不同程度的风蚀危害，风蚀深度可达1～10厘米。据估计，我国每年由沙尘暴产生的土壤细粒物质流失高达106～107 吨，其中绝大部分粒径在10微米以下，对源区农田和草场的土地生产力造成严重破坏。

⑷ 大气污染：在沙尘暴源地和影响区，大气中的可吸入颗粒物（TSP）增加，大气污染加剧。以1993年“5.5”特强沙尘暴为例，甘肃省金昌市的室外空气的TSP浓度达到1016 mg/m3，室内为80 mg/m3，超过国家标准的40倍。2000年3—4月，北京地区受沙尘暴的影响，空气污染指数达到4级以上的有10天，同时影响到我国东部许多城市。3月24—30日，包括南京、杭州在内的18个城市的日污染指数超过4级。

黑风的危害

黑风的危害主要有两个字，一是风二是沙。

大风的危害也有两：一是风力破坏，二是刮蚀地皮。

先说风力破坏。大风破坏建筑物，吹倒或拔起树木电杆，撕毁农民塑料温室大棚和农田地膜等等。此外，由于西北地区四、五月正是瓜果、蔬菜、甜菜、棉花等经济作物出苗，生长子叶或真叶期和果树开花期，此时最不耐风吹沙打。轻则叶片蒙尘，使光合作用减弱，且影响呼吸，降低作物的产量；重则苗死花落，那就更谈不上成熟结果了。例如，993年5月5日黑风，使西北地区8.5万株果木花蕊被打落，10.94万株防护林和用材林折断或连根拔起。此外，大风刮倒电杆造成停水停电，影响工农业生产。1993年5月5日黑风造成的停电停水，仅金昌市金川公司一家就造成经济损失8300万元。

大风作用于干旱地区疏松的土壤时会将表土刮去一层，叫做风蚀。例如1993年5月5日黑风平均风蚀深度十厘米（最多50厘米），也就是每亩地平均有60到70立方米的肥沃表土被风刮走。其实大风不仅刮走土壤中细小的黏土和有机质，而且还把带来的沙子积在土壤中，使土壤肥力大为降低。此外大风夹沙粒还会把建筑物和作物表面磨去一层，叫做磨蚀，也是一种灾害。

沙的危害主要是沙埋。前面说过，狭管，迎风和隆起等地形下，因为风速大，风沙危害主要是风蚀，而在背风凹洼等风速较小的地形下，风沙危害主要便是沙埋了。例如，1993年5月5日黑风中发生沙埋的地方，沙埋厚度平均20厘米，最厚处达到了1.2米。

此外更重要的是，人的生命的损失。例如1993年5月5日黑风中共死亡85人，伤264人，失踪31人。此外，死亡和丢失大牲畜12万头，农作物受灾560万亩，沙埋干旱地区的生命线水渠总长2000多公里，兰新铁路停运31小时。总经济损失超过5.4亿元。

沙尘暴天气的危害

沙尘暴天气是我国西北地区和华北北部地区出现的强灾害性天气，可造成房屋倒塌、交通供电受阻或中断、火灾、人蓄伤亡等，污染自然环境，破坏作物生长，给国民经济建设和人民生命财产安全造成严重的损失和极大的危害。沙尘暴危害主要在以下几方面：

1、生态环境恶化

出现沙尘暴天气时狂风裹的沙石、浮尘到处弥漫，凡是经过地区空气浑浊，呛鼻迷眼，呼吸道等疾病人数增加。如1993年5月5日发生在金昌市的强沙尘暴天气，监测到的室外空气含尘量为1016毫米/立方厘米，室内为80毫米/立方厘米，超过国家规定的生活区内空气含尘量标准的40倍。

2、生产生活受影响

沙尘暴天气携带的大量沙尘蔽日遮光，天气阴沉，造成太阳辐射减少，几小时到十几个小时恶劣的能见度，容易使人心情沉闷，工作学习效率降低。轻者可使大量牲畜患染呼吸道及肠胃疾病，严重时将导致大量“春乏”牲畜死亡、刮走农田沃土、种子和幼苗。沙尘暴还会使地表层土壤风蚀、沙漠化加剧，覆盖在植物叶面上厚厚的沙尘，影响正常的光合作用，造成作物减产。

3、生命财产损失

1993年5月5日，发生在甘肃省金昌、威武、民勤、白银等地市的强沙尘暴天气，受灾农田253.55万亩，损失树木4.28万株，造成直接经济损失达2.36亿元，死亡50人，重伤153人。2000年4月12日，永昌、金昌、威武、民勤等地市强沙尘暴天气，据不完全统计仅金昌、威武两地市直接经济损失达1534万元。

4、交通安全（飞机、汽车等交通事故）

沙尘暴天气经常影响交通安全，造成飞机不能正常起飞或降落，使汽车、火车车厢玻璃破损、停运或脱轨。

沙尘暴产生的原因

沙尘暴缘起土壤风蚀

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用品顺利完成。

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。

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，发生在我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。

沙尘暴的治理和预防措施

1.加强环境的保护，把环境的保护提到法制的高度来。

2.恢复植被，加强防止风沙尘暴的生物防护体系。实行依法保护和恢复林草植被，防止土地沙化进一步扩大，尽可能减少沙尘源地。

3.根据不同地区因地制宜制定防灾、抗灾、救灾规划，积极推广各种减灾技术，并建设一批示范工程，以点带面逐步推广，进一步完善区域综合防御体系。

4.人们对自然资源进行长期掠夺式开发，因而造成对自然生态环境的严重破坏，而环境的恶化又为沙尘暴提供了丰富的沙尘物质来源。

5.控制人口增长，减轻人为因素对土地的压力，保护好环境。

6.加强沙尘暴的发生、危害与人类活动的关系的科普宣传，使人们认识到所生活的环境一旦破坏，就很难恢复，不仅加剧沙尘暴等自然灾害，还会形成恶性循环，所以人们要自觉地保护自己的生存环境。

四道防线阻击沙尘暴

第一，在北京北部的京津周边地区建立以植树造林为主的生态屏障；

第二，在内蒙古浑善达克中西部地区建起以退耕还林为中心的生态恢复保护带；

第三，在河套和黄沙地区建起以黄灌带和毛乌素沙地为中心的鄂尔多斯生态屏障；

第四，尽快与蒙古国建立长期合作防治沙尘暴的计划框架，设置到蒙古国的保护屏障。

三北防护林为啥挡不住沙尘暴？

我国近几十年来对沙尘暴的研究首先在地质学领域开展起来，主要从第四纪地质学的角度研究黄土与粉尘沉积。

20世纪50年代，沙尘天气开始纳入我国气象常规观测中必须监测的天气现象。当时采用地面定点观测站网进行。

地面定点监测分为集中观测和长期观测。沙尘灾害发生时的集中观测主要包括：沙尘光学厚度测定、自动气象站气象要素记录、沙尘源地土壤状况分析、激光雷达沙尘垂直分层观测、沿气流方向沙尘通量观测、垂直方向沙尘通量观测、能见度观测（肉眼、能见度计）、多普勒声探测器、沙尘粒子理化特征采样分析等。长期监测则包括：自动气象站气象要素观测、大气气溶胶光学厚度监测、天空辐射计辐射观测记录、沙尘通量估算、能见度观测、历史气候资料的整理分析、土壤观测研究、沙尘暴历史数据库建立等。集中观测可获得第一时间内的实测资料，长期观测可积累大量的环境背景数据，由于沙尘灾害的尺度范围很大，从局地性、区域性到大陆间都可能发生；而在我国西北地区，各种监测台站设置稀疏，尤其是沙尘暴的形成主要在人口异常稀少的沙漠地带，监测站点更少。使得常规地面观测资料对沙尘暴监测研究有很大的局限性。同时常规资料的时间分布，也难以捕捉和追踪那些由中尺度系统引起并造成严重灾害的强沙尘暴源地及其动态演变规律和强度变化。

20世纪70年代以来遥感技术得到快速发展，具有高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率的新型遥感数据大量产生，使得利用遥感卫星进行沙尘灾害监测研究成为可能。遥感数据的多源性、动态性、现时性和准确性，不仅弥补了地面观测数据时空分辨率的不足，同时还可与地面观测数据进行精度上的相互验证，互为补充，深化沙尘灾害研究。

7.4.6.1 卫星遥感监测原理

利用卫星遥感监测沙尘暴的物理基础是观测对象的光谱特征的差异。

沙尘暴、云、积雪、沙地、植被、水域、裸地等的光谱特征是不相同的，而极轨气象卫星的光谱通道大体可分为两类：一类位于可见光波段，可接受来自目标物的反射率，用来测算下垫面的反射率；另一类位于红外窗区波段，可接受来自目标物的热辐射。由于沙尘暴顶部与地表和云层等观测对象在反照率与表层温度上均存在着差异，因而可以利用气象卫星监测沙尘暴。

在观测数据处理中，沙尘粒子的自身特征：粒径大小、形状及质地等，也是决定沙尘粒子的光辐射特性——发射和散射特征的重要因素。

7.4.6.2 卫星的选择

监测精度和监测频次是我们对沙尘暴进行监测选择卫星的重要依据。对我国西北地区这片特定的沙尘暴多发区而言，沙尘暴的时空尺度主要受天气系统制约。其时间尺度从几十分钟到几天，有时甚至可达十几天；空间尺度从n×10 m到n×100km，所以要求监测工具的时空分辨率较高，同时要求监测工具的监测能力要达到能够识别沙尘暴天气的水平。目前我国公开接收和业务使用的民用卫星有：美国的陆地卫星（Landsat）、美国的静止气象卫星（STOP卫星）、日本的静止气象卫星（GMS）、美国的极轨气象卫星（NO AA）以及我国自己研制的FY1C极轨气象卫星等。前两种卫星水平分辨率非常高，星下点为几十米，但对某一地区的观测周期分为16d和26d，且资料费较贵，不便用做沙尘暴的实时监测。GMS现定位在赤道上空东经127°处，每小时可对地观测一次，可用于沙尘暴信息的实时提取和监测。但星下点分辨率为红外通道上5 km，对西北地区来说，在图像的西北角，资料畸变非常严重。而极轨气象卫星NOAA、FY1C的水平分辨率和时间分辨率适中，且星载扫描辐射仪所设的5～10个波段对沙尘暴有一定的探测能力。费用较低，气象部门建立了相应的接收站，利用极轨气象卫星对沙尘暴天气进行业务监测具有较大的前景。但其6 h一次的时间分辨率，对于持续时间较短的沙尘暴过程可能会漏失监测的有效时机。

7.4.6.3 卫星观测的波谱特性

NOAA卫星是双星组成的极地轨道卫星，对地定向观测，平均轨道高度为850 km，星下点分辨率为1.1 km，扫描宽度约2800 km；星载探测器为改进的甚高分辨率扫描辐射仪（AVHRR）具有5个观测通道：其通道1（ch1）设置的通道波长为0.58～0.68 μm，属可见光波段；通道2（ch2）波长为0.73～1.1 μm，属近红外波段；通道3（ch3）波长为3.55～3.93 μm，属中红外波段；通道4（ch4）波长为10.3～11.3 μm，属热红外波段；通道5（ch5）波长为11.5～12.5 μm，属热红外波段。

我国发射的极轨卫星FY-1C的卫星，主要载荷为两台10通道的扫描辐射仪，其通道波长覆盖范围与NOAA卫星相当。

这些波段包含了丰富的大气和地表信息，为云、积雪、沙尘暴及各类地表的判识提供了可能。不同的探测表面其各通道的探测值有差别，根据各自的光谱特点，提取沙尘暴信息，建立监测模型。

7.4.6.4 信息提取

要识别沙尘暴，必须将云、积雪、沙地、植被、水域、裸地等信息判识出来，以光谱响应曲线为基础，用以下几个参量进行筛选区分，从而提取沙尘暴信息。

（1）植被指数

植被指数是遥感监测植被区和非植被区的重要依据，采用归一化植被指数NDVI区分植被。植被的NDVI＞0，裸地、沙尘区、云水、积雪的NDVI≤0。

环境地球物理学概论

式中ρch1、ρch2分别为通道1、2的反射率值。

（2）水体的提取值T

通道2的反射率（ρch2）值，反应水陆界线明显，采用ρch2＜T作为区分水域的方法，一般取T=5。

（3）提取云雪与沙尘、沙地的水汽指数（WI）

在远红外波段＞11 μm处有一水汽纯转动带，而AVHRR资料中，通道4（ch4）和通道5（ch5）的波段正好处在转动带之间，即ch4与ch5的差异能反映出含水量。大气中的云和地面积雪的含水量都远远大于沙地或沙尘暴区，沙地或沙尘暴的水汽指数小于零。因此，采用水汽指数（WI）来判识晴空沙漠或沙尘暴，将它们与云和积雪区分开来。

环境地球物理学概论

式中：ρch4、ρch5w分别为通道4、5的辐射值。

（4）地与沙尘暴的区分

采用通道1、2的反射率值，以及WI指数值相结合的方法，区分沙地与沙尘暴。在晴空无云的遥感资料中，沙尘暴的反射率大于沙地的反射率，另外WI指数，WI（沙尘暴）＜WI（沙地）。

7.4.6.5 资料解释

遥感监测资料解释的主要任务是：对沙尘灾害的空间分布范围、影响区进行识别、定位；对沙尘运移路径和运移规律的变化过程进行动态监测；沙尘信息的遥感定量提取；沙尘灾害产生的大气及下垫面等背景状况监测；沙尘灾害动态模拟等。

为进行卫星遥感数据分析必须获取地面实测数据。地面调查信息主要包括：①用光谱仪测量地表具有稳定反射值的地物光谱反射率，如沙化土地、沙漠；②湖面和海面的光谱反射值；③太阳光度计测量太阳光谱辐射；④袖珍热红外辐射计测量表面温度；⑤便携式红外辐射计测量天空温度；⑥近地面温度和湿度；⑦景观全景照片等。因此，进行沙尘灾害研究应重视地面实验遥感的研究。通过地面沙化土地光谱特征的测量，对沙尘灾害的遥感监测研究开始由定性和半定量研究向沙尘属性特征参数的定量提取发展。地基遥感不仅使卫星遥感理论和数据反演方法进一步深化、遥感图像处理技术更加完善，也极大地扩展了卫星资料的应用领域，在沙尘预报、沙尘监测及沙尘成因研究方面，发挥着重要的作用。

7.4.6.6 沙尘暴的预报

由中国气象局组织建立的国家级沙尘暴监测预警服务业务系统于2001年3月1日投入业务试运行，同日中央气象台把沙尘暴预报与强沙尘暴警报纳入日常天气预报业务范围。全国人民可以像了解天气预报一样，从电视、电台和网络等媒体中了解沙尘暴的状况，做到早预防，以尽可能减少灾害损失。

中国气象局从2002年2月开始启动国家沙尘暴监测预警服务系统首期工程，在新疆、甘肃、内蒙古、宁夏、陕西、北京等地各气象站布设仪器设备，组建一个自动化程度较高的沙尘暴天气综合监测网，增加对沙尘天气的特种观测项目和观测密度，在第一时间获得沙尘暴形成、移动、分布以及有关环境变化的数据，提高沙尘暴天气预报的准确性和时效性。

沙尘暴的起因

您好，中国气象局等多个机构的专家曾表示，三北防护林能固沙，但挡不了风，也挡不住高空输送的沙尘。境外蒙古国等中亚地区也有沙漠，是沙尘暴的发源地之一。

减少北京的沙尘，三北防护林其实已经在起作用。

3月28日，国家气象中心首席预报员桂海林告诉澎湃新闻，从中央气象台沙尘统计来看，自2000年以来，北京的沙尘天气整体呈下降趋势。三北防护林的建设对其所在地沙源的起沙有抑制作用。在这种情况下，只有更遥远的沙源能影响到北京。同时，因沿途沙尘补充减少，在相同情况下，北京遭遇到的沙尘强度会减弱。

沙尘暴的形成需3个基本条件：一是大风。大风是沙尘暴产生的动

力，据观测，强沙尘暴风速达30米／秒时，地面粗沙可脱离地面数厘米高，细沙可进入1．5千米以上高度，粉尘悬浮于整个对流层中，并可被搬运到1．2万千米之遥，二是地面裸露沙尘物质，它是沙尘暴形成的物质基础。三是不稳定空气，不稳定的空气是沙尘暴形成的热力条件，若低层空气稳定，则沙尘不会被卷扬得很高，沙尘暴不易发生；若低层空气不稳定，则对流作用使沙尘卷扬得很高，沙尘暴容易发生。

我国北方地区是全球四大沙尘暴区（中亚、北美、中非及澳大利亚）中亚沙尘暴区的一部分，是现代沙尘暴高发生区之一。这是因为中国北方地区绝大部分属干旱、半干旱地区，同时气候多样，风力强劲，大风频繁，又广泛分布着沙漠、戈壁及沙漠化土地，地表沙尘物质极其丰富。

我国北方各地沙尘暴多出现于春季午后。沙尘暴过境时，若是午后便加强，若是夜间便减弱。这是因为春季北方地区植被稀少，沙漠及裸露地表升温回暖迅速，只要晴两三天，地面气温升高很快，这时若遇上强冷空气过境，就容易形成沙尘暴。

沙尘天气分为浮尘、扬沙、沙尘暴三类：

浮尘：悬浮在大气中的沙或土壤粒子，使水平能见度小于10公里的天气现象；

扬沙：风将地面沙尘吹起，使空气相当混浊，水平能见度在1—10公里以内的天气现象；

沙尘暴：强风将地面尘沙吹起，使空气很混浊，水平能见度小于1公里的天气现象；当水平能见度小于500米时，为强沙尘暴。

根据研究显示，沙漠地区的沙尘为地球中悬浮粒子的主要来源，单是撒哈拉沙漠的沙尘即占了全球大气中25%的悬浮微粒量。我国西北地区位于中亚沙漠区中，排名世界四大沙漠区的第二位(依序为中非、中亚、北美及澳大利亚)，因此中国西北区沙尘对东亚的大气环境的影响不容忽视。沙尘暴发生的条件为：

地表性质：土质松软、干燥、无植被或草木生长及没有积雪。

气象条件：强烈而持久的地面风、垂直不稳定的气象条件及没有降雨降雪天气现象。

中国西北地区各大沙漠面积总和近六十万平方公里，主要源地位于北纬35度以北，东经125度以西的中国西北和华北、蒙古一带，包括新疆、甘肃、河套、内蒙古、蒙古等地区。此一区域年降雨量都在400mm以下，且季节分布相当不平均，为东亚发生沙尘暴天气现象的主要源地。冬末春季为沙尘暴发生的主要季节，其中以3月至5月发生频率最高，占全年的60%以上，且每年发生沙尘暴的次数不一。

影响中国华北大部分地区，特别是北京沙尘天气的沙尘的境外来源地主要是蒙古国。而影响中国北疆地区沙尘天气的境外沙尘源地主要位于哈萨克斯坦和俄罗斯境内的荒漠化地带。

影响中国东部地区沙尘天气的主要是蒙古低涡系统。蒙古低涡形成后，一般首先卷起当地的沙尘并逐渐南下。在移动过程中，低涡尾部的幅合上升气流将沿途沙尘源地的沙尘一并卷入低涡中，向下游输送。北京正处于下风向地区，深厚低涡系统往往给北京带来沙尘天气。

影响北京地区沙尘天气的移动路径主要包括两条：北路从蒙古国东、西部地区，经内蒙古浑善达克沙漠西部、化德、张家口至北京；西路起于甘肃哈密市以东至内蒙古阿拉善盟的中蒙边境，沿河西走廊、贺兰山南，经毛乌素沙漠和乌兰布和沙漠、呼和浩特市和张家口，最终到达北京。发生在新疆塔克拉玛干沙漠边缘的沙尘暴在遇到强大系统过境时，会形成远距离输送，可以影响到北京地区。

根据沙尘暴发生频率、强度、沙尘物质组成与分布、生态现状、土壤水分含量、水土利用方式和强度，结合区域环境背景将我国北方划分出4个主要沙尘暴中心和源区：1、甘肃河西走廊及内蒙古阿拉善盟；2、南疆塔克拉玛干沙漠周边地区；3、内蒙古阴山北坡及浑善达克沙地毗邻地区；4、蒙陕宁长城沿线。上述沙尘暴多发地区的沙尘也常随西风和西北气流输送到华北及长江中下游，形成沙尘天气。

沙尘暴频频发生是生态环境恶化的标志之一。我国沙漠、戈壁和沙漠化土地面积已达165.3万平方公里，并正以每年2460平方公里的速度发展。土地沙漠化东西部有很大的差别。以贺兰山为界，以西受西北干旱气候控制，缺少降雨，土地利用为绿洲灌溉农业区。沙漠化的因素和表现形式主要是水资源调配不当，下游农耕地因缺水撂荒或沙漠与绿洲过渡带的盲目开垦、樵采及过牧引起，或草场因地表水枯竭、地下水位下降导致天然植被死亡，风蚀量增大。东部受东亚季风的影响，夏秋有一定量的降水，沙漠化主要发生在农牧交错带，冬春干旱季节，由滥垦、草场严重超载或过牧退化、樵采引起，以农耕地土壤沙化、砾质化、灌丛沙漠化和沙地活化为主要形式。 20世纪初美国大规模开发西部土地，导致30年代震惊世界的"黑风暴"；60年代，前苏联开垦哈萨克斯坦卡拉库姆荒漠周围土地同样出现强烈的沙尘暴。美国30年代以后，对西部的建设和改造中大力调整农业种植结构，采取不同成熟期和不同播种期作物间作、套种和作物留茬，大力推行免耕法及改革农机具等一套行之有效的方法；前苏联60年代以后，对中亚的建设和改造中重视兴修水利工程、大力建设农田防护林网都收到了比较好的效果。为世界提供了两种不同的防治沙尘暴技术模式---简称农业措施（美国）和林业措施（前苏联）。我们应汲取世界其它沙尘暴多发地区的成功经验，制订适合我国国情的恢复生态策略和方针。

沙尘暴是由天气过程和地面过程共同作用的产物。但是目前人类控制天气的能力还很有限，减缓沙尘暴灾害频度与强度的关键在于搞好地面的生态保护与建设。坚持"预防为主、保护优先、防治并重"的生态保护与建设方针；建立和完善生态保护的法规和政策体系，停止导致生态环境继续恶化的一切生产活动，对于超出生态承载能力的地区要采取一定的生态移民措施。

沙尘暴可能诱发过敏性疾病、流行病及传染病。据他解释，通常情况下，人的鼻腔、肺等器官对尘埃有一定的过滤作用，但沙尘暴这种剧烈天气现象带来的细微粉尘过多过密，极有可能使患有呼吸道过敏性疾病的人群旧病复发。即使是身体健康的人， 如果长时间吸入粉尘，也会出现咳嗽、气喘等多种不适症状，导致流行病发作。此外，大风跨越几千公里，将沿途的病菌吹到下风向地区，其中可能包括一些传染病菌。

沙尘对人体的呼吸系统危害最大，人们不可轻视。特别是抵抗力较差的老年人、婴幼儿以及患有呼吸道过敏性疾病的人群，更应该呆在门窗紧闭的室内，尽可能远离粉尘源，一旦发现身体有明显不适感，必须立刻到医院查清病因。

必须在室外活动时，最好用湿毛巾、纱巾保护眼睛和口，但需要提醒的是，这种简单防护对病毒不起作用。在沙尘暴退去前，建筑工人、清洁工人都应该暂时停止户外操作。他还建议人们多喝水，多吃清淡食物，不要购买街头露天食品。

我们希望沙尘暴有绝迹的一天，但事实上这样的想法几乎没有实现的可能，我们可以在沙尘暴的形成条件上做一些分析。沙尘暴的形成要具备三个条件，首先风是沙尘暴的原始驱动力。其次是沙源，如果没有沙源和很细的沙土等基本物质，光有大气环流也不会形成沙尘暴。第三，地表受热后（一般是在干旱的条件下）产生一种不稳定的上升气流，把地面的沙子带到高空，从而形成沙尘暴，这就是沙尘暴形成的三个主要原因。要问沙尘暴什么时候能到头，首先得问这三个因素是不是会有结束的时候。

我国林科院曾经利用分布在全国的1000多个观测站、10年的观测资料来模拟干旱半干旱地区的条件做了一些实验，结果表明，预计到2050年，我国的干旱区还在扩大，沙尘暴的来源还会存在的。再加上我们又不可能左右全球变暖和大气环流，从这样的角度来说，自然因素好象对沙尘暴的发生起了主导作用。但我们应该看到这里面有很多人类的活动加剧了它，沙尘暴是土地沙化、荒漠化的一种表现，虽然想要恢复到“风吹草低见牛羊”那样的状态不太可能，但我们并不悲观，我们可以采取退耕还林草、防沙治沙工程、三北防护林等手段来减少沙源。