沙暴、塵暴和沙塵暴

宋立寧，朱教君

（森林與土壤生態國家重點實驗室，中國科學院沈陽應用生態研究所，遼寧 沈陽110016；遼寧省生態公益林經營管理重點實驗室，遼寧 沈陽110016；中國科學院清原森林生態系統觀測研究站，遼寧 沈陽110016）

“沙塵暴”已經成為近年來公眾常見的詞匯。據媒體報道，2015年4月15日，北京遭遇了近13年（2002—2015年）以來最嚴重的“沙塵暴”襲擊。在人們對“沙塵暴”議論紛紛的時候，不禁會問到什么是“沙塵暴”？

一般認為，沙塵暴是因強風氣流對地表的沖擊作用，使沙土（粒）脫離地表，進入氣流被搬運、堆積的風力侵蝕過程；是沙漠化過程的典型表現形式，即風吹沙走，使得天空能見度急劇降低的災害性天氣現象［1，2］。國內亦有學者認為，沙塵暴是沙暴和塵暴的總稱，是強風將地面大量沙、塵卷入空中，使空氣特別混濁，并且水平能見度低于1km的天氣現象［3－5］。另外，也有將沙暴、塵暴分開定義的：沙暴——大風把大量沙粒吹入近地面氣層所形成的攜沙風暴［6，7］；塵暴——大風把大量塵埃及其他細粒物質卷入高空所形成的風暴［4，8］。上面關于沙塵暴、塵暴和沙暴進行了定性描述，但是，人們日常中多用“沙塵暴”，卻很少知道塵暴和沙暴。另外，有學者認為通常所謂的“沙塵暴”并非一個準確的科學名詞，如，全世界與沙塵有關的重大災害性天氣事件大都是“塵暴”，而不是“沙暴”，也不是“沙塵暴”［9］；北京所謂的“沙塵暴”，確切地說應該是“塵暴”［8］等。沙塵暴、塵暴和沙暴三者間到底有何區別和聯系？

要明確沙塵暴、塵暴和沙暴的區別和聯系，首先應清楚沙與塵的區別。張宏仁認為，沙與塵雖然都是巖石物理風化的產物，但由于粒徑大小差異，導致在風力作用下的習性截然不同；塵粒能隨風遠走高飛，而沙粒卻只能在地面附近跳躍前進［9］。然而，國內外對于沙粒和塵粒的粒徑分級并不一致，多數文獻定義沙粒的粒徑范圍介于0.05/0.062 5～2mm間；而塵粒的粒徑范圍介于0.002/0.003 91～0.05/0.062 5mm間（表1）。其中，國內文獻多將沙粒的粒徑下限界定為0.05mm，塵粒的粒徑下限界定為0.002mm；而國外文獻則多將沙粒的粒徑下限界定為0.062 5mm，塵粒的粒徑下限界定為0.003 91 mm（表1）。即便我們界定選擇沙粒的粒徑范圍為0.05～2mm（最大范圍）、塵粒的粒徑范圍為0.002～0.062 5mm（最大范圍），我們會發現，對于不同類型土壤，沙、塵各粒級間的界限有所不同［10］。因此，對于粒徑范圍在0.05～0.062 5mm間的顆粒物仍然很難區分是沙粒還是塵粒。

不同粒徑的顆粒在風力作用下，表現出明顯不同的行為，從而形成“塵暴”“沙暴”和“沙塵暴”。

1 塵暴

塵暴指風（8～9級大風）將大量粒徑小于0.062 5mm的顆粒卷入高空，以懸浮的方式運動并被搬運很遠距離的一種災害性天氣現象［4，17，18］。懸浮在空氣中的塵粒高度可以達到1 000～2 500 m，甚至更高［17］。塵暴不僅發生在干旱和半干旱沙區，也會波及半濕潤和濕潤地區［8］。沙區的“塵暴”一般是由于強湍流風侵入荒漠乃至半干旱草原新墾區上空而引起，大風一經停止，在塵暴過境地區則出現降塵現象［17］。另外，塵粒的主要來源于土壤顆粒物、地球表面的沉積物、火山噴發形成的粉塵、由各種火災產生的煙塵顆粒、海洋中波浪破碎和氣泡爆炸產生的大氣氣溶膠、隕石進入地球大氣層分解形成的宇宙粉塵、生物界的花粉、孢子等，也包括工業過程如礦山和露天采石場等產生的工業粉塵、氣體轉化顆粒（SO2、NO2）等［19］，其危害方式主要表現為土壤風蝕和大氣污染等［20，21］。塵暴發生時大氣昏暗，能見度大大降低，甚至為零。

2 沙暴

沙暴指大風（多在8級以上）將大量粒徑大于0.05mm的顆粒吹拂于低空，形成的以沙粒飛揚為特征的災害性天氣現象［6，17，22］。因為沙粒，特別是粗沙和細沙一般不能吹入高空（15～30m），同時搬運距離較近，近地面含沙量最大的風沙流遇到障礙物即行沉積所攜帶的風成沙。在沙物質豐富的沙漠、風蝕地及裸露的大面積沙質陸地，一旦出現沙暴，因同時有風選的粉沙和黏塵粒飄浮于空中，一般應有局部的塵暴出現［17］。根據搬運沙粒依風力、粒級的大小等不同，以蠕移（粒徑0.5～2.0mm）、躍移（粒徑0.1～0.5mm）和懸移（粒徑0.05～0.1 mm）3種運動方式形成不同強度的風沙流［13］，其危害方式主要表現為風蝕、沙埋、沙打、沙割、撞擊、飄塵、降塵、風倒、風折等［6］。“沙暴”主要發生在干旱和半干旱沙區［8］。

3 沙塵暴

沙塵暴指在強風（風力超過8級，風速達到25 m·s－1以上）作用下，風通過裸露的沙質地表或疏松土壤表面，在近地面氣層形成強沙暴，在高空形成塵暴，沙和塵混合在一起所形成的危害性極大的天氣現象［1，17］。另外，由于存在沙和塵的粒級無法區分的顆粒，在風力作用下，并不能明顯區分開來，因此，該部分顆粒在風力作用下，也會形成沙塵暴。對農牧業，“沙塵暴”其危害性比單獨的“塵暴”或“沙暴”更大［17］。沙塵暴的主要危害方式有強風、沙埋、土壤風蝕、降溫霜凍和大氣污染等［20］。

綜上分析可以得出，在風力作用下，沙暴、塵暴和沙塵暴事實上均存在，它們的發生機制和擴展方向上具有相似性，但運移形式和影響范圍有所差異，因而危害方式、程度和防治對策亦有所不同。由于沙暴、塵暴和沙塵暴是按粒徑大小來區分的術語，只有專門監測機構才可以嚴格將三者區分，因此，沙塵暴作為公眾日常詞匯使用可以接受的，即，對于普通公眾，在不能明確是沙暴還是塵暴或是沙塵暴時，可統一稱沙塵暴。

［1］楊國強.沙塵暴的成因、危害與防治［J］.中國水土保持，1999（4）：27－28

［2］楊艷，王杰，田明中，等.中國沙塵暴分布規律及研究方法分析［J］.中國沙漠，2012，32（2）：465－472

［3］王式功，董光榮，陳惠忠，等.沙塵暴研究的進展［J］.中國沙漠，2000，20（4）：349－355

［4］王煒，方宗義.沙塵暴天氣及其研究進展綜述［J］.應用氣象學報，2004，15（3）：366－381

［5］姜大海，王式功，尚可政.沙塵暴危險度的定量評估研究［J］.中國沙漠，2011，31（6）：1554－1562

［6］姜鳳岐，朱教君.寧蒙特大沙暴科學考察報告［J］.應用生態學報，1993，4（4）：343－352

［7］緱倩倩，韓致文，杜鶴強，等.中國沙塵暴源區及其治理研究述評［J］.中國沙漠，2012，32（6）：1559－1564

［8］申元村，楊勤業，景可，等.中國的沙暴、塵暴及其防治［J］.干旱區資源與環境，2000，14（3）：11－14

［9］張宏仁.沙粒不能“遠走高飛”—有關“塵暴”的一條根本原理［J］.地質力學學報，2007，13（1）：1－6

［10］黃昌勇.土壤學［M］.北京：中國農業出版社，2000：71

［11］Udden J A.Mechanical composition of clastic sediments［J］.Bulletin of the Geological Society of America，1914，25：655－744

［12］Wentworth C K.A scale of grade and class terms for clastic sediments［J］.Journal of Geology，1922，30：377－392

［13］馬世威，馬玉明，姚洪林，等.沙漠學 ［M］.呼和浩特：內蒙古人民出版社，1998

［14］Blair T C，McPherson J G.Grain－size and textural classification of coarse sedimentary particles［J］.Journal of Sedimentary Research January，1999，69（1）：6－19

［15］Squires V R.Dust and Sandstorms：an early warning of impending disaster［C］//Yang Y L，Squires V，Lu Q （ed.）Global alarm：dust and sandstorms from the World’s Drylands.Asia RCU of the United Nations Convention to Combat Desertification（UNCCD），Bangkok.2001：17

［16］Blott S J，Pye K.Particle size scales and classification of sediment types based on particle size distributions：review and recommended procedures［J］.Sedimentology，2012，59：2071－2096

［17］趙興梁.甘肅特大沙塵暴的危害與對策［J］.中國沙漠，1993，13（3）：1－7

［18］Srivastava A K，Soni V K，Singh S，et al.An early South Asian dust storm during March 2012and its impacts on Indian Himalayan foothills：A case study［J］.Science of the Total Environment，2014，493：526－534

［19］李晉昌，董治寶.大氣降塵研究進展及展望［J］.干旱區資源與環境，2010，24（2）：102－109

［20］史培軍，嚴平，高尚玉，等.我國沙塵暴災害及其研究進展與展望 ［J］.自然災害學報，2000，9（3）：71－77

［21］Achudume A C，Oladipo B O.Effects of dust storm on health in the Nigerian environment［J］.Biology and Medicine，2009，1（4）：21－27

［22］王式功，董光榮，楊德保，等.中國北方地區沙塵暴變化趨勢初探［J］.自然災害學報，1996，5（2）：86－94