百科關于沙塵暴的常識性錯誤

簡體傳統

媒體報道稱，4月15日傍晚，北京遭遇了近13年來最強沙塵暴，而中央氣象臺也適時發布了沙塵暴藍色預警。不過，我們在一片驚嘆與哀怨聲中討論“沙塵暴”時，很可能犯下了一個長久以來被忽視的常識性錯誤。

“沙塵暴”并非一個準確的科學名詞。全世界與沙塵有關的重大災害性天氣事件都是“塵暴”，而不是“沙暴”，更不可能是“沙塵暴”。在風力的作用下，“沙”與“塵”會徹底地“分道揚鑣”。大風從遙遠的北方刮到北京的是“塵”，而不是“沙”。遺憾的是，這樣一條早已確立的、簡單的原理在我國學術界卻沒有成為“常識”。因為沒有準確而清晰地認識，與“塵暴”相關的成因、來源及其治理方式，常年來都可能存在問題。

塵暴肆虐前后的清華大學主樓。清華大學教授劉立/供圖

細分巖石顆粒

在我國的傳統歷史文化中，“沙”這個詞深入人心。“飛沙走石”“疾風沖寨起，沙礫自飄揚”等等不一而足。而“塵”這個詞主要用于家居，極少用于野外的自然現象。很可能在古人的概念中，“沙”這個詞既包括“沙”也包括“塵”。

直到現代地質學傳到我國，人們才對不同大小的巖石顆粒進行細分為礫、沙、塵、黏土。然而對“塵”這個粒級常常用“粉沙”一詞代替，還是沒有甩掉“沙”字，“沙”與“塵”仍然沒有截然分開。

乍一看，沙和塵都是巖石風化的產物，似乎沒必要分那么清楚。然而一旦沙與塵生成以后，它們在風力作用下的習性卻大相徑庭。正是由于這種習性，風力能把塵與沙分選得非常干凈、徹底。

4月15日，北京上空塵土飛揚。

風力分選的原理并不復雜。我們都很熟悉伽利略的“比薩斜塔試驗”，我們可以對砂粒進行類似的試驗。人們把石英顆粒研磨成不同直徑的球，然后測試它們在靜止的、完全沒有風的空氣中降落的情況。從比薩斜塔落兩個鐵球，空氣的摩擦阻力小到可以忽略不計。但對砂粒來說，空氣的摩擦阻力具有重要作用。

在自然條件下，空氣永遠不會是靜止的，“風”就是運動中的空氣。如果空氣運動向上的速度分量大于顆粒的“終極沉降速度”，顆粒就會永遠懸浮在空氣中。雖然風速變化無常，但只要平均風速比顆粒的“最終沉降速度”大很多，顆粒懸浮在空氣中的概率就是很大的。可以認為，只要一有風吹草動，塵埃肯定會懸浮在空氣中。因此，對巖石顆粒所作的“比薩斜塔試驗”會得出有趣的結果：顆粒直徑小的塵埃顆粒會長時間懸浮在空氣中，顆粒直徑略大的沙粒只能短暫地離開地面，很快便會回落到地面。

如果您有機會到塔里木盆地去走一走，可以看到戈壁和沙丘。在戈壁灘表面，很難找到沙粒。相反，如果到沙丘分布地區去，在沙丘上取一個沙樣，作一個簡單的機械分析，就會發現：沙丘里的沙分選極好，既無礫石，又絕少粉砂（塵）和土。

“沙”與“塵”分道揚鑣

大量的塵粒，在風的反復作用下，或早或晚會被風刮到下風向遙遠的地方沉積下來，最終形成黃土。于是，在風力的作用下，由巖石風化形成的碎屑被分選成三處，礫石被留在本地，形成戈壁灘，沙則在離母巖不遠的地方形成沙丘，并緩慢地順風向移動，粉塵則被風帶到很遠的地方，形成黃土沉積。

英國人拜格諾在他的著作《風沙和荒漠沙丘物理學》中指出：“由于沒有把沙和塵區別開，對于沙暴常有誤解。在干旱地區中，如果氣候平靜了一陣以后，繼之，強風自新方向吹來，空中便會彌漫著小顆粒。在沒有多少或完全沒有細砂的沖積地區，例如伊拉克及卡爾通附近，塵土可以形成密云，飛揚到幾千尺之高，長期遮蔽天日。雖然這常被錯誤地引用“沙暴”兩字來描述，但它顯然是“塵暴”。由于沉速微小，極細的塵粒可被風的內部運動所產生的向上氣流所帶起，并懸浮在空中。”

在風力的作用下，“沙”與“塵”會徹底地“分道揚鑣”。這也就是為什么被大風從遙遠的北方刮到北京的是“塵”，而不是“沙”。遺憾的是，這樣一條早已確立的、簡單的原理在我國學術界卻沒有成為“常識”，否則就不會有幾年以來的爭論了，也不會把北方的沙丘當作北京的“風沙源”了。

4月15日，中央氣象臺發布“沙塵暴”藍色預警。來源：中央氣象臺網站

其實，不僅在中國，全世界各地，凡是影響面大的，都是“塵暴”而不是“沙暴”。“沙暴”只能在沙源附近，如裸露的巖石風化面、荒漠沙丘或岸邊沙丘附近施虐。有趣的是，用“sand dust storm”（沙塵暴）在網上搜索時，找到的絕大部分是中國的網站，國外的網站所提供的信息絕大多數是有關“塵暴”的。

一旦確信肆虐的是“塵暴”，我們就可以把沙丘、沙地排除在“塵暴”的來源之外。因為沙丘基本不含“塵”。我國的幾大沙漠不是“塵暴”的物質來源。那么大量的塵來自何方呢?

“塵暴”從何而起

毫無疑問，塵只能來自地表有塵的地區。首先，塵來自干旱、半干旱地區一些過去曾受到植被或地表鈍化層保護的地區，由于開墾荒地和過度放牧使得植被或地表鈍化層被破壞，使得含有大量塵的巖石風化產物暴露在風力作用之下。美國20世紀30年代的“黑風暴”和澳大利亞的“紅風暴”是兩個典型的例子。

20世紀30年代恰逢第一次世界大戰以后，大批美國農民遷移到中央平原去開荒。1933年到1936年出現了連續干旱，由于植被已破壞，塵土失去了保護層，狂風一起，大量塵土被卷人大氣層，形成延續幾年的塵暴，危及德克薩斯、新墨西哥等幾個州，面積達6億畝。

澳大利亞中昆斯蘭等地氣候炎熱，雨量稀少，加上過度放牧以及兔子對植被的破壞，為“塵暴”提供了大量物質來源。由于土壤的鐵被氧化成紅色，所形成的“塵暴”呈紅色。

4月15日，塵暴籠罩下的北京奧林匹克公園“玲瓏塔”。

我國西北的大片地區，屬于內陸河地區，包括內蒙古、甘肅、新疆相當大面積的地區的塔里木河、黑河以及石羊河等。幾十年來，由于上游地區不斷擴大灌溉面積，逐漸耗盡了本來流入下游尾閭湖的地表水資源，使得面積很大的湖泊干涸。從而為塵暴提供了大量物質來源。

南疆的和田地區在綠洲附近以方格網的形式植樹造林、保護農田，由于過多地占用了原來流向下游的水資源，使得當地的浮塵天氣比過去增加了一倍。

“塵暴”和“沙暴”須分頭治理

弄清原理以后，在治理的辦法方面就有可能逐步取得統一的認識。

首先，在干旱、半干旱地區不能任意開荒。此前實行的“退耕還草”可能是有效的措施。

其次，在充分論證的基礎上，逐步恢復河流的尾閭湖泊，減少塵的物質來源。在黑河、塔里木河等地，已經開始這方面的工作。然而上游灌區已成事實，建議調查研究減少從綠洲到尾閭之間河道蒸發損失的方案。這部分損失可能足以維持尾閭湖泊一定的面積。

有一點需要認清：近年來亞洲發生的重大塵暴，來源不全在中國。中國只能承担應當承担的那一部分責任，而不能為全部問題背黑鍋。我們應當抓住這個機會開展國際合作，與上風向、下風向的國家聯合起來，共同探討解決的途徑。

人們常說“一團散沙”，然而，和人們的印象相反，沙不喜歡散居，而喜歡扎堆。在風力作用下，沙粒只能在地表附近跳躍前進，稍微遇到一點阻礙，就會停下來。而停下來的沙粒又會成為別的沙粒前進的阻礙，于是沙越積越多、越積越高，成為沙丘。沙粒大量集中在沙丘里，而沙丘與沙丘之間常常沒有沙粒。在塔里木盆地可以見到很多“紅柳丘”。沙粒受紅柳的阻擋堆積在灌木的周圍，逐漸把紅柳埋沒，而紅柳為了生存向上長高，于是沙丘越堆越高，形成“紅柳丘”。

沙的這種習性，使得植樹造林成為防沙固沙的有效手段。