今天7时25分，北京市气象台升级发布沙尘暴黄色预警信号:目前北京已出现明显沙尘暴。根据网友拍摄的图片，北京有沙尘暴，天空空昏暗，建筑“隐藏”在尘土中。
2011年7月5日晚，一场沙尘暴袭击了美国西南部亚利桑那州的首府凤凰城。大风卷起的沙尘暴像一堵巨大的沙墙一样席卷凤凰城的上空地区，从南到北席卷了凤凰城的整个闹市区。根据美国气象局发布的数据，此次沙尘暴的风速达到每小时80-96公里，沙尘暴形成的“沙墙”最宽范围达到80公里左右，造成凤凰城约8000户居民断电。大风带来的沙尘从南部的凤凰城吹向亚利桑那州的西北部，影响了很多城市。在风暴最猛烈的时候，当地的能见度下降到400米，甚至什么也看不见。暴风雨是一片混乱。
2
沙尘暴的主要原因
从力学角度看，沙尘暴的成因主要有三种:大风、尘源和不稳定空空气。
2.1大风是沙尘暴形成的动力条件
强风意味着强劲而持久的风。据观测，有大风时，如果风速达到每秒30米，粗砂会飞到离地面几十厘米的地方，细砂会飞到2米高的地方，粉砂会飞到1.5公里的高度，细尘会飞到更高的高度。
大风既是沙尘暴形成的动力条件，也是沙尘暴在大气中长距离输送的动力保障。
2.2尘源是沙尘暴形成的物质基础。
沙漠中各种类型的沙丘按其稳定性可分为流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘。大风发生时，移动沙丘扬起的沙尘数量最多，半固定沙丘扬起的沙尘数量较少，固定沙丘扬起的沙尘数量最少。
除了沙漠和沙地，在中纬度干旱半干旱地区，地面多为稀疏草原和旱地耕地，植被稀少，加上人为破坏，导致生态退化严重。春季地面回暖解冻时，地表裸露，风吹来，尘土弥漫，局部和有风经过的地区容易形成沙尘天气。
2.3不稳定空气体是提升沙尘形成沙尘暴的启动条件。
不稳定空气体有利于强对流的发展，从而夹带更多的粉尘，风力更高。生活中一个常见的例子可以用来说明气流不稳定的影响:在煤气和暖气不普及的时代，生活在北方的人们不得不建造煤炉取暖和做饭。捅炉子的时候，火烧得很旺，轻轻一捅，经常让灰烬飞得满屋都是；而且火灭的时候，即使用大刺一般也不容易扬起灰尘。这是因为火熄灭后，空炉上下煤气的温度相差不大，所以，空煤气是稳定的。火在剧烈燃烧时，灶上的空气不稳定，灶旁的空气热，而远离灶的空气较凉，热空气比空气冷，因此被刺灶的灰很容易随着热空上升，飞得满屋都是。
本质上，粉尘吊装的原理是一样的。如果低层空气体温度低且稳定，风吹来的粉尘不容易被吊得很高。如果下层空温度高，则不稳定，容易向上移动，风吹来的灰尘会卷起很高，形成沙尘暴。
实际上，沙尘暴通常在下午或下午到晚上最强，因为这是一天中最不稳定的时间。
这三个主要原因中，大风和不稳定空空气是自然气候现象，人类还没有搞清楚这些自然气候变化的原因，更不用说对大风和不稳定空空气施加影响和控制了。只有作为沙尘暴物质基础的尘源，才能通过改善生态环境来努力减少尘源。当一个地区的尘源消失后，这个地区的大风和不稳定的空空气将无法吹起沙尘暴。
三
中国的沙尘暴
造成中国沙尘暴的一些尘源在中国境外，而另一些在中国境内。中国境外的沙尘源主要在蒙古南部严重沙漠化地区和俄罗斯、哈萨克斯坦的部分沙漠化地区。
中国本身也是荒漠化面积大、分布广、荒漠化危害严重的国家之一。我国沙化土地总面积约占全国土地面积的1/4。中国西北、华北、东北有12个沙漠和沙地，伸向北方的风沙线。豫东、豫北平原，唐山、北京、鄱阳湖周边，北回归线沿线也有大面积的沙漠化。这些荒漠化的土地为沙尘暴的形成提供了物质基础。
造成中国沙尘暴的大风主要来自北方、西部和西北部。北方大风经蒙古南下，影响华北和西北地区东部；西部大风从中亚进入新疆南部、青海北部和河西走廊；西北大风自西伯利亚向东南侵入河西走廊。
沙尘暴发生在2006年4月16日下午的北京，被誉为“城中金花”。两天之内，北京落下了33万吨灰尘。专家已经测试了这次降尘的灰尘样本。从粒径分析发现，粒径小于0.074 mm的尘埃物质占96%以上，所以严格来说，这其实是一场沙尘暴；化学成分分析还表明，这些粉尘大部分来自干旱的农田、废弃地和退化的草地。
人们普遍认为，一些地区荒漠化的主要原因是人类对土地资源的过度利用，超过了土地的承载能力。
中国的荒漠化地区就是这种情况。由于生产强度和灌溉供水的增加，保护性耕作制度尚未形成；草原面积持续减少，长期过度放牧；湿地和水系几乎100%萎缩；沙漠相对稳定，部分边缘地区因开发不当正在积极扩散；随着社区和工业设施建设规模的扩大，水资源压力越来越大。
四
尊重自然和减少沙尘暴
沙尘暴的三大成因中，大风和不稳定空气体是气象因素，难以控制。但作为形成沙尘暴物质基础的沙尘源，通过努力是有可能减少的。
关于中国沙尘暴的减灾，作者认为应该考虑以下几点:
1.沙尘暴敲响了环保的警钟。沙尘暴的频繁趋势与植被的破坏和沙漠化土地的不断扩大有关。我们应该冷静下来，思考沙尘暴灾害给我们的警告。中国有些人往往很矛盾。一方面，他们敬畏看不见摸不着的鬼神，不敢怠慢和失礼；然而，彼此息息相关的大自然却对此视而不见，经常做出一些破坏大自然生态的愚蠢恶劣行为。甚至提出了“与天斗其乐无穷，与地斗其乐无穷……”的口号。现在虽然没听过这样的“豪言壮语”，但还是普遍觉得有“力量”改造自然。我不感恩大自然的恩赐，却总以为自己是世界的“主人”。因此，我经常受到大自然的惩罚和报复。沙尘暴灾害是大自然的惩罚之一。
人类文明虽然走了很长一段路，但还远远不够强大，无法把握和征服自然界的一切。人类必须保持对自然的敬畏，学会与自然和谐相处，从自身做起，从现在做起，不能再有破坏生态环境的不良行为。真正认识到保护自然就是保护我们自己，保护环境和资源就是保证子孙后代的幸福和安全。
2.为了减轻和控制我国的沙尘暴灾害，应保护我国现有沙区的植被，禁止乱砍滥伐、乱采滥种、乱垦滥牧；大力植树种草，筑牢生态屏障，遏制沙漠推进；形成的沙漠绿洲在巩固的基础上不断扩大。
在沙漠治理方面，我们应该学习一些不成功的例子。例如，中国的“三北防护林”曾被称为中国的“绿色长城”。在过去的20年里，已经花费了数十亿的资金，但首都北京每年仍要“迎接”沙尘暴。造林之初，种下的杨树长成半死不活的“小老头”，让北京的杨树在春天成群结队地飞来飞去。而且，由于纯林广泛种植，当害虫发生时，大量的杨树被倒出，仅害虫甲虫就摧毁了宁夏20年来建成的数十亿棵杨树。
一些荒漠化防治专家指出，为了出口一次性筷子，中国每年不得不摧毁数千公顷的森林，以换取蝇头小利。有的地方还盲目在沙漠地区修建高山溜冰场、沙漠公园；在草原上修建高尔夫球场、赛马场等。这些对生态环境的破坏和荒漠化的加剧必须停止。
3.要因地制宜加大对沙漠沙地生态治理研究、试验和推广的支持力度。
据介绍，中国科学院植物研究所对我国四大沙地之一、面积5.3万平方公里的内蒙古浑善达克沙地进行了10年的生态治理。基本解决了该地区的荒漠化治理和生物多样性保护问题，取得了明显的生态、社会和经济效益，基本解决了困扰该地区多年的沙尘问题。这段经历在国内外都受到重视。
这说明，只要多下功夫支持这一领域的研究、试验和推广，人们就有理由希望，充分利用现代科技成果，因地制宜地从环境保护出发对荒漠化地区进行生态治理，将环境保护融入经济发展，将逐步减少影响我国北方的沙尘源，缓解我国沙尘暴灾害。
这篇文章已经发表在《力学与实践》杂志上。
并已被收录在《流体力学的有趣词汇》第五章中。
附件:
今年最强！北京沙尘来了，天空是橙色的，能见度不到1公里
澳大利亚沙尘暴
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