植物为什么会引来沙尘暴（春季沙尘暴对植物的危害）
沙尘暴形成与植被的关系是什么? 沙尘暴缘于沙漠或半沙漠化地区，治理沙尘暴即对沙漠的治理。治沙的困难，缺水首当其冲，没有水则植物不能生长，种植的树难以成活，甚至寸草不生。因而问题首先转化为：为什么天气会变得这样恶劣？ 在沙漠或半沙漠地区，难道一直降雨稀少，寸草不生吗？不是这样。据史料记载（查阅）， 在内蒙的许多地方几十年前水草肥美，降雨充沛，直到最近几十年，由于过度放牧，才出现半沙漠化，气候才变得干燥。再如楼栏古国，以前也曾经是一个繁荣的国度，但因为土地大量沙漠化和严重缺水，使其不复存在，看来缺水是形成沙漠的主要原因。这样以来，问题归结为：气候变得干燥与植被有什么关系，与森林有什么关系？是因为植被遭破坏才出现沙漠，还是因为沙漠把植被全部破坏？现在来分析这些问题。 首先，我们要弄明白的一点是，在自然界水循环地过程中，任何植物、动物都不会消耗水份的：我们喝水或含水的饮料、食物，几乎百分之百的从体内排出，自然界中的草、树木，一方面自身含有水，另一方面还在不断地吸收和排泄水分，因此也不会消耗任何水份。我们说干旱，少雨，实际上我们所缺少的只是在动植物中循环的水，而河流里的水、渗入地下的水却没有被我们利用。问题就出在这里，丰富的植被容易形成湿润的空气，而这一旦遇到降温或云汽结合，则容易形成降雨，而这又是植被所需的水份。而相反，沙漠地带是很难存住水的－－或者一泻千里，或者渗入地下，不能持续均匀地蒸发，也就不能持续形成湿润的空气，其上面的空气大都非常干燥，即便较湿润的云汽通过也难以形成有效降雨，这就是沙漠一旦形成或植被稀少时，降雨稀少的主要原因。我国属东南亚热带气候？？即便台风不能带来雨水，但如果水能在生物圈之间进行有效循环，我们也并不缺水。有人做过这样一个试验，在一个完全密封，通光但不能透任何水汽的容器中，里面有植物、空气和必要的水，形成一个生物圈。植物在这个生物圈中生活很长时间，水份总是充沛的，植物都能得到充足的水分，因为植物所需要的水是水的循环，并没有真正把水分消耗掉。由此看来，地表的植被所需要的是可利用水，只要能及时或定期得到必要的补充，地面是不缺水的。或者说，即便地面降雨较少，但就整体的水循环而言，并不一定少，只要地面与空中在不断调节，就不缺水分。而平时所说的干旱少雨仅指地表的干旱，指植物所能吸收水分的短缺。 如果这样，那么植被又有什么作用呢？ 森林又有什么作用呢？通常的说法是涵养水源，保持水土，调节气候。 植被首先起着防风固沙、保护地表的作用。只要稍微观察就会发现，暴雨来临的时候，有植被的地方往往是清彻的泉水，植被显然起固沙和过滤作用，而没有植被的地方，则容易形成泥沙和洪水。固然泥沙是吸水的，但如果泥沙表面没有植被固定，则很容易被水冲刷，造成泥土流失和洪涝灾害。当大量含沙的水流或泥石流入河床，则容易造成淤塞河床，洪水泛滥。从长江流域情况看，1998年洪水水位 米，造成洪水泛滥，一千亿元的损失，这比1955年洪水要小得多，而所造成的危害却大得多，而且水位低得多，这不能不说明这是河床淤塞的结果。 植被的另一作用是调节气候，增加降雨。前面已经点明，任何植物都不会消耗水份的，即便台风每年从大洋带来的水份一样多，但是否降雨，降多少还与地面的温度和空气湿度有关，如果地面的空气湿度很大，则一旦降温，很容易形成降雨，但如果空气湿度很小，不仅会稀释湿润的空气，而且即便降雨，也可能在未到达地面前就在空气中蒸发掉了，因而降雨稀少。只有丰富的植被才能均匀持续地散发水份，保持空气的湿润，因而起着调节气候的作用。 既然这样，涵养水源，制造空气湿度则是解决问题的有效途径，因而，植树造林，兴修水利，大范围开展绿化工作是引来降雨和防沙治沙的首要问题。不过，平常说，森林植被影响气候是从大环境而言，要实现这一点，需要整个的地区乃至整个中国的植被和植树才能发生作用。为了给干旱和半旱地区带来降雨，如果在全国范围内的植被和森林被发展起来，将带来丰沛的降雨。也就是说，治理沙尘暴仅靠一家一户孤军奋战是不够的，而是需要在全国范围内开展绿化工作，促进半干旱、半沙漠地区的降水，为这些地区的绿化创造条件。 沙尘的危害是整体性的，尽管沙尘暴有起源地，但其形成同样是整体性因素决定的，与其苦思瞑想寻找起源地，不如在全国范围内开展植树、植草的活动。因为即便找到了起源地，那儿干旱、少雨，水源非常缺乏，而且面积巨大，还是没有办法？就象你明知中国有 许多沙漠，又能乃它何？因此，从整体范围开展绿化植树工作，将会大力支援干旱半干旱地区的防沙治沙，从而进一步在这些地区治理沙漠，真正实现向沙漠进军。在我国，很多受沙漠危胁的地方在努力地防沙治沙，但往往因雨水稀少造成树木枯死，这不得不使我们考虑其后面的绿色长城。因而在没有受到沙漠危胁的地区搞好绿化工作同样重要。 有人会问：我们年年植树，年年治沙，为什么沙尘暴越来越多，越来越大？这是因为，从整体上看，不仅土地被撂荒、过度放牧、滥砍滥伐情况依然严重，而且有许多无形的破坏，如修建工路、扩建城市等造成的对植被的破坏，从而使人工植树和植被的速度赶不上砍伐和其他破坏的速度，使植被在逐渐减少，这也是造成沙尘暴的根源。为此，除植树造林外，珍爱绿色，保护我们的森林、植被、牧场，才是唯一正确的选择。 洪涝或沙尘暴形成与植被的关系是什么? 在植被生长良好的情况下，下垫面可以拦蓄较多的雨水径流（晴天时通过下渗补充地下），洪峰来临时间较为靠后、峰流量较小（相比后面一种情况）；若植被生长较差（如戈壁、沙漠），下垫面拦蓄雨水径流能力下降，径流滞留时间缩短，峰值流量增加、洪峰来临时间提前，会在一定程度上提高洪涝的风险；在城市化条件下，植被被大量破坏，并被不透水的下垫面取代，并且采用直排式排水方式，洪峰来临时间提前、峰值流量增加从而大大提高了洪涝的风险！ 当然洪涝的发生也受雨情影响，大暴雨时，大量雨水无妥善出路（无充足储存空间或排水能力），必然会导致洪涝问题。 对于第二个问题，植被（树木和草皮）生长良好时，一方面可以减弱地表处风的速度，从而减少沙尘扬起；另一方面，植物根系能够固定土壤，根系处土壤一般也更为湿润，因此也在一定程度上降低土壤随风扬起的概率。因此，植被生长越好、密度越大，越不利于沙尘暴形成，植被生长越差、密度约小，沙尘暴越严重！ 产生沙尘暴的原因是什么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，象地球温室效应、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。 沙尘暴作为一种高强度风沙灾害，并不是在所有有风的的地方都能发生，只有那些气候干旱、植被稀疏的地区，才有可能发生沙尘暴。 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。 沙尘暴的形成与植被的关系沙尘来源及其路径 近4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。 沙尘暴的概念、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。 |