風沙的美麗與危害——紀念第二十四個世界防治荒漠化和乾旱日

最新 06-17

編者按：6月17日是第二十四個世界防治荒漠化和乾旱日，我國宣傳的主題是「防治土地荒漠化助力脫貧攻堅戰」，旨在進一步激勵和動員廣大人民群眾積极參与土地荒漠化防治，逐步改善沙區生態狀況，加快發展沙區綠色產業，實現治沙增綠和脫貧致富協調發展。中科院西北生態環境資源研究院（籌）研究員劉樹林特撰寫此文，介紹風沙的美麗和危害，以及科學家們在荒漠化問題中取得的一些成果。

風沙運動美輪美奐

我國大部分沙漠和沙地地表物質的機械組成以細砂（粒徑0.05～0.25mm）為主，加之正常條件下，西部大部分沙漠和沙地都有厚度不等的干沙層，極易被風進行侵蝕搬運。

風完全主宰著沙粒的命運，夜以繼日地搬運著每一顆沙粒，並根據風況大小和沙源豐富程度等的不同，量身塑造出各種美輪美奐的沙波紋和形態各異的沙丘。比如下面這幾個：

圖1 平行狀沙波紋

圖2 魚鱗狀沙波紋

圖3 單一新月形沙丘

圖4 高大複合型沙丘

風沙運動也會帶來災害

風沙運動在塑造美的同時，引發的沙丘列隊整體移動、地表風蝕、沙割、沙埋和沙塵釋放等，對農田、草地、工礦、重大交通設施以及自然文化遺產等造成了嚴重危害，極大地加劇了土地沙漠化和沙塵暴等災害性天氣的發生（圖5），我國因風沙災害年均經濟損失超過500億元。

圖5 不同形式的風沙災害

風沙的「美」與「災」是怎麼形成的？

風是乾旱半乾旱地區地貌發育的主要外營力。風吹經疏鬆的砂質地表時，由於氣流作用於地表顆粒的外力大於其受到的阻力時（圖6），顆粒即被起動，進入氣流形成風沙運動。

圖6 顆粒受力的基本形式

風沙運動在對地表形態的塑造和土地沙漠化（荒漠化的主要類型之一）的形成與發展過程中，扮演著極為重要的角色。

研究表明，起動風速與沙粒的粒徑大小、沙層表土濕度狀況、地面粗糙度等有關。一般沙粒越大，沙層表土越濕，地面越粗糙，植被覆蓋度越大，起動風速也越大。

在一定粒徑範圍內，隨粒徑增大，起動風速也增大。大的顆粒需要較大的起動風速，但當顆粒的平均粒徑小於0.06mm時，由於小顆粒之間的分子和電子吸引力等，起動風速也較大，特別大和特別細的粒徑都不易起動（圖7），風對沙粒的侵蝕具有明顯的偏好。

圖7 顆粒平均粒徑與起動速度之間的關係

一旦顆粒被帶入氣流，顆粒因粒徑大小的不同而主要按照蠕移、躍移、懸移三種形式運動（圖8）。

圖8 風力作用下顆粒運動的三種主要形式

通常粒徑小於0.05 mm的粉砂和黏土顆粒，由於體積小，質量輕，在空氣中的自由沉降速度很小，能在風中懸移很長時間和很大距離，有的甚至可達數千公里以外。而粒徑0.10～0.15 mm的沙粒最容易以躍移的形式運動。

躍移是風沙運移的最主要形式，躍移運動的重要性，不僅表現在一般情況下躍移質是風沙的主體，還在於表層蠕移與懸移都與躍移有關。

為解決荒漠化，科學家們一直在努力

荒漠化是指氣候異常和人類活動等因素造成的乾旱、半乾旱和亞濕潤乾旱地區的土地退化。荒漠化是全球性的生態環境問題，是人類生存和可持續發展面臨的最嚴峻挑戰之一。世界上約有100多個國家、10億多人口受荒漠化影響。

多年來，國際社會為解決荒漠化問題進行著不懈的努力。2017年9月在中國鄂爾多斯召開的《聯合國防治荒漠化公約》第十三次締約方大會，重申了對聯合國可持續發展峰會正式通過的《2030年可持續發展議程》的承諾，包括努力在2030年之前實現全球土地退化零增長的目標。

中國政府歷來高度重視防沙治沙工作。1950年國務院成立治沙領導小組，多次召開全國防沙治沙工作大會，首批簽署了《聯合國防治荒漠化公約(UNCCD)》，先後頒布實施的《防沙治沙法》、《國務院關於進一步加強防沙治沙工作的決定》、《全國防沙治沙規劃》，推行的省級政府防沙治沙目標責任制，相繼實施的天然林保護、京津風沙源治理、三北防護林建設、退耕還林、退牧還草等一系列重大生態修復工程，極大地緩減了我國風沙災害的影響，並使我國率先實現了土地退化零增長目標，成為全球荒漠化防治的成功典範。

然而，土地沙漠化的發生髮展過程和恢復逆轉過程，由於極易受到各種自然因素與人文因素的影響（圖9），風沙災害發生的不確定性大。同時，土地沙漠化常與貧困問題交織在一起，形成惡性循環，嚴重影響我國精準脫貧目標的實現。我國風沙災害防治工作依然任重而道遠。