也许您会认为：这“黄风”只是吴承恩在《西游记》中虚构的景象而已。无独有偶。对这黄风，在钱雁秋的《神探狄仁杰m》“龙武卫魂断大荒漠”这一章，更有详细描述：“沙漠之中.狂风撕扯着大地，搅得天昏地暗。黄沙弥漫充塞四周，
让人喘不过气来，仿佛到了地的尽头。只见黄沙在空中狂卷乱舞，迎面一道高达数十丈的沙墙排山倒海般径奔大军扑来。随着一声惊天动地的巨响，沙墙以摧枯拉朽之势挟卷着前军，刹那间，队伍中传出一阵惨叫，数十名军卒连人带马被沙墙撞得腾空飞了出去，人和马在空中连连翻滚，重重地摔在数百米开外。曾泰道：‘这里的人有句俚谤：旋风行，无路寻。’，意思就是，只要大漠中‘刮起旋风，沙丘就会随时移动，将原有的路径全部覆盖，行路的商旅便无路可寻。”有人会问：这不就是沙尘暴吗？
是的！无论是{西游记》中所说的“黄风”，还是《神探狄仁杰》中的“旋风”，实际上都可以归结为沙尘暴——种因为强风将地面大量尘沙吹起，使空气浑浊，水平能见度小于1千米的天气现象。沙尘暴是沙暴和尘暴两者兼有的总称。对沙尘暴强度的等级划分，一般采用风速和能见度两个指标。从2003年3月1日开始，中国气象局实施新的沙尘暴标准，将沙尘天气划分为浮尘、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴四类。其中，尘土、细沙均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10千米的天气现象称为浮尘；风将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度在1千米至10千米之间的天气现象称为扬沙；强风将地面大量尘沙吹起，使空气很混浊，水平能见度小于1千米的天气现象称为沙尘暴；大风将地面尘沙吹起，使空气非常混浊，水平能见度小于500米的天气现象称为强沙尘暴。也许会不以为然，这小说中所描述的沙尘暴情景未免太夸张了吧？
其实不然请看几则新闻报道：“1993年5月5日的特大沙尘暴使甘肃、宁夏和内蒙古部分地区遭受巨大损失，死亡85人，伤残264人，失踪31人，直接经济损失7.25亿元。”一位西北气象工作者如实记录了那天的情景：“今天风和日丽。下午2时许，骤然狂风大作，飓风卷起沙石尘土，形成一堵约400米高的沙尘暴壁，自西向东扑来。瞬间最大风速34米/秒，风力达12级。20分钟内天地一片漆黑，能见度降为零。沙尘暴壁由下往上分成三层，第一层是黄色的沙尘，可以清晰地看到沙尘中飞舞的纸片和塑料袋；第二层是橘红色的沙尘，狂沙翻飞得剧烈了许多，密度也大了不少；第三层是黑褐色，每层有球状尘团剧烈翻滚，发出沉闷的轰鸣。”
“2006年4月9日晚7时许，从乌鲁木齐发往北京的T70次列车运行到小草湖至红层之间时，遭遇特大沙尘暴袭击，沙尘暴卷起的沙石将车体运行方向左侧窗户玻璃全部损坏，在晚点32个小时后，该次列车于12日晚9时41分安全到达兰州站。”
“由乌鲁木齐铁路局提供的消息：2006年2月28日2时05分，乌鲁木齐开往阿克苏的5807次旅客列车行到南疆线珍珠泉至红山渠间42公里+300米处，因大风造成机车后9至19节车厢脱轨。其中3名旅客死亡，2名旅客重伤，32名旅客轻伤。南疆线被迫中断行车。”
“2012年6月23日，内蒙古自治区阿拉善盟部分地区遭强沙尘暴袭击。天空突然昏暗，狂沙蔽日，车前道路完全看不清。所乘车辆被大风吹得剧烈摇晃，一些小树苗也被狂风折断，沙子吹在身上十分疼痛。路边一户人家说，这是阿右旗今年遇到最强的一次沙尘暴。只见屋中桌椅落了一层厚厚的沙子，张口说话间也弄了一嘴沙。”
至此，千万别以为这沙尘暴只是在我国肆虐，它在全球范围内都具有一定的普遍性：
20世纪30年代美国大平原上的“黑风暴”，所造成的损失几十年后还无法估算出来，几百万公顷的农田被废弃，到1940年，大平原上的几个州共有250万人口外迁。南澳平均每年有8.5天的沙尘天气，空气中的浮尘量足以引发哮喘病，据估计，南澳20%的哮喘病病因与空气中的浮尘有关。1993年，南澳东部平原的一次大规模沙尘暴，降尘覆盖了澳大利亚东部和新西兰，绵延1800多公里。细小的土壤颗粒被卷入大气，导致尘土随着气流围绕地球环绕了三圈。1994年，沙尘暴席卷西澳、南澳和新南威尔士西部。据估算，这几个州的农业主产区大约损失了1000万到1500万吨表土，这些表土被大风席卷，以沙尘暴形式殃及澳洲大陆的大部分地区。2009年，沙尘暴袭击悉尼，强风时速达上百公里，全城笼罩在一片橘红色的尘雾中。由于能见度相当低，飞机和渡轮暂时停飞或停航。
非洲也是沙尘暴的重灾区。强风导致的沙尘被非洲苏丹当地人称为“哈布风暴”。2009年3月10日，沙特阿拉伯首都利雅得遭遇20年来最强沙尘暴。
其实，在太阳系的几大行星中，与地球环境最为接近，一度被称为“天空中的小地球”火星上的沙尘暴也十分频繁。火星轨道卫星拍摄的图片就可以充分说明这一点。由MRO拍摄到的2008年10月在火星Icark地区（39.5。S，103.2°W）发生的一次沙尘暴。这场沙尘暴从西向北，作用范围达30千米x60千米。
事实上，沙尘暴来临时，干燥的地表上裸露的沙尘粒子，在强风作用下，被裹挟着离开地表，形成一堵巨大的沙墙向前滚滚推进。所到之处，大气水平能见度迅速降低，遮天蔽日。当遇到障碍物或风力减弱时，大量的沙尘粒子落到地面，掩埋农田、村庄、工厂、铁路、公路和水源等。大风经过干旱地区，将疏松土壤的表土刮去一层，使上层有机物流失，土壤变得贫瘠，扩大土地沙化区域：强风有时拔树毁屋，刮翻火车，破坏农业设施，甚至造成人畜伤亡。沙尘暴扬起的细小尘粒随大气环流被输送到远处的其他地区，造成空气污染，水源污染，甚至被带人对流层，并长期悬浮于空中，影响太阳长波辐射，尤其是地气系统的辐射收支和能量平衡。由于沙尘暴来临时，能见度很低，严重影响城市交通和高速公路的正常运行等，给人类的生活和生态环境带来巨大的经济损失。
沙漠是干旱气候的产物，早在人类出现以前地球上就有沙漠。但是，荒凉的沙漠和丰腴的草原之间并没有什么不可逾越的界线。有了水，沙漠上可以生长出茂盛的植物，成为生机盎然的绿洲；而绿地如果没有了水和植物，也可以很快退化为一片沙砾。而人们为了获得更多的食物，不管气候、土地条件如何，随便开荒种地、过度放牧；为了解决燃料问题，不管后果如何，肆意砍树割草。干旱和半干旱地区本来就缺水多风，再加上土地被蹂躏、植被遭破坏，降水量更少了，风却更大更多了，大风强劲地侵蚀表土，沙子越来越多，慢慢地，沙丘发育了。这就使可耕牧的土地，变成不宜放牧和耕种的沙漠化土地。
土地荒漠化简单地说就是指土地退化，也叫“沙漠化”。狭义的荒漠化（即沙漠化）是指在脆弱的生态系统下，由于人为过度的经济活动，破坏其平衡，使原非沙漠的地区出现了类似沙漠景观的环境变化过程。正因为如此，凡是具有发生沙漠化过程的土地都称之为沙漠化土地。沙漠化土地还包括了沙漠边缘风力作用下沙丘前移人侵的地方和原来的固定、半固定沙丘由于植被破坏发生流沙活动的沙丘活化地区。
1.造成沙漠化的因素理论上讲，沙漠化的成因是自然因素与人为因素两个方面综合作用形成的结果，二者相互影响，交替演变。
（1）自然因素
自然因素造成沙漠化的原因主要有地理环境因素和气候因素两个方面。
第一，地理环境因素
中国干旱、半干旱及亚湿润干旱地区都处在大陆的中心位置，距离海洋较远，加上纵横交错的山脉，特别是青藏高原的隆起阻隔了水汽，使得这一地区成为全球同纬度地区降水量最少、蒸散量最大、最为干旱脆弱的环境地带。加之全区都在西伯利亚、蒙古高压反气旋中，从西到东、从北至南大范围频繁的强风，有利于风蚀的扩散；而局部地区的起伏地形、疏松的沙质土地和短时高强度的降水特征，使水蚀的发生更为剧烈，使黄土高原北部与鄂尔多斯高原的过渡地带及黄土高原中西部成为水蚀沙漠化最为集中、程度最为严重的地区；大范围极度干燥与局部地段低洼、排水不畅、降水稀少与强烈的蒸发，不合理的灌溉措施导致了更为严重的土地盐渍化。
而赤道地区的上升气流在高空向两极方向流动，由于地球旋转偏向力的影响，在南北纬30。附近，大部分空气不再前进，而在高空积聚，并辐射冷却下沉，近地面气层常年保持高气压，气象学上将这种现象称为“副热带高压带”。这一地带除亚欧大陆东岸季风气候区外，其他地区气候干燥，雨水少见，从而成为主要的沙漠分布区。
第二，气候因素
气候变化是由于整个地球热收支变化引起，对大气环流和海流产生影响，甚至引起大气中热量和水汽区域分配的变化，在某地区分配比平常年份显著高或低时会出现异常气候。地球获得的大部分热能是太阳能（日照量），因此引起气候变化的原因中也有太阳活动和火山喷发等自然现象，而大量的合成化合物排放所引起的全球气候变暖、酸雨、臭氧层破坏等也直接或间接地产生影响。
在异常的气候下，自然生态系统的抵抗力急剧下降，特别是干旱会给予自然生态系统决定性的打击。干旱导致的农作物歉收直接与严酷的饥饿相关，草地放牧能力的下降导致家畜饿死，并且，干旱会使本来肥沃程度低的土地进一步恶化，进一步发生风蚀，致使灌溉农田蒸发加快，盐类的蓄积速度会更快。有关资料表明，近40年来，中国干旱、半干旱地区及亚湿润干旱区的部分地区降水呈减少的趋势，还有一些地区气温则持续上升，使蒸发量越来越大，对土地盐渍化的形成提供了有利条件，这些因素在一定程度上使沙漠化的扩展得以增大。近年来频繁发生于中国华北（北部）地区的沙尘暴，就使这些地区的沙漠化过程速度加快了，导致了极为严重的后果。
其次，大雨也是使沙漠化产生的一个重要因素。干旱地区因植被贫乏和土地基础脆弱，即使总降雨量少，但也由于对于降雨的抵抗力弱，容易发生土地侵蚀。另外，由于沙漠化，荒废的地面将进一步促进气候干旱化这种恶性循环，因沙漠化而裸露的地面引起日照反射率的增加，由于日照吸收量减少，气温下降，下沉气流增强，雨水变少，沙漠化给围绕该地区的气候环境带来的影响十分恶劣。
（2）人为因素
土地或植被的破坏能直接引起沙漠化。土地的利用不仅体现在农业上，矿产资源的开发、城市化、工业化或观光旅游等都大量地利用土地，其所需能源都是由化石燃料提供。我国北方降水稀少，植被稀疏，再加上全球气候变暧，持续干旱少雨，使土地沙化情况加剧，然而，造成土地沙化扩展的根本原因是人口增长对生态环境容量的压力，不合理的耕种措施，以及“五滥”（滥牧、乱砍滥伐、私挖滥采、滥垦、水资源的无序利用）等人为因素。
2.荒漠化与沙尘暴的反馈作用
、荒漠化与沙尘暴是相互影响、相互作用的。土地荒漠化为沙尘暴的发生提供了充足的物质条件，同时沙尘暴的频发又会风蚀土地，进一步加剧土地的荒漠化。所以，强沙尘暴的频发既是荒漠化的恶果，又会加速土地荒漠化的进程。
我国荒漠化土地中，以大风造成的风蚀荒漠化面积最大，占了160.7万平方公里。据统计，20世纪70年代以来仅土地沙化面积扩大速度，每年就有2460平方公里。土地的沙化给大风起沙提供了物质基础，因此我国北方地区沙尘暴（强沙尘暴俗称“黑风”，因为进入强沙尘暴之中常伸手不见五指）发生越来越频繁，且强度大，范围广。可以说，荒漠化为沙尘暴频发提供了物质基础，沙尘暴频发又促使荒漠化地区加速扩展。
盐漠即盐沼荒漠，多位于大河下游和湖泊周围，蒸发强烈，盐碱化严重，一般没有植物生长或只有很稀疏的盐生植物。我国的柴达木盆地就是第四纪中期形成的盐湖，析出的盐岩层厚达20余米。土质中盐分过高，植物很稀疏，成为大片的盐滩地。
不同类型的荒漠，在空间上常有一定的分布规律。如在大型内陆盆地，中心部位可有沙漠、泥漠，向外依次过渡为砾漠和岩漠。在亚洲大陆中部，由蒙古高原向外，沿盛行风向有戈壁、沙漠和黄土区依次分布的规律。
除了以上几种类型之外，有时候我们还能见到寒漠这种说法。它是指在高山上部和高纬度亚极地地带，由于低温引起生理干燥的植被贫乏地区。寒漠为荒漠的一种特殊类型，和以上几种类型属于不同的分类方法。
沙尘暴的分类与特征
1.沙尘暴及其分类
沙尘暴是沙暴和尘暴两者兼有的总称，是指强风把地面大量沙尘物质吹起卷人空中，使空气特别混浊，水平能见度小于1千米的严重风沙天气现象。其中沙暴是指大风把大量沙粒吹人近地层所形成的挟沙风暴；尘暴则是大风把大量尘埃及其它细粒物质卷人高空所形成的风暴。
沙尘天气分为浮尘、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴四类。
浮尘：尘土、细沙均匀地飘浮在空中，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，使空气模糊不清，浑浊不堪，水平能见度小于550米的天气现象。
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C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、人畜伤亡等，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。
2.沙尘的基本特征
（1）气象要素的变化特征沙尘暴主要发生在冷锋天气过程中，随地面冷锋自西向东迅速推移，冷锋过境前后气象要素变化剧烈。冷锋到来之前温度高、气压低、空气干燥，天气晴朗。冷锋一到，气象要素发生跳跃性变化。沙尘暴来临之前，气压持续降低，沙尘暴到达本站，气压涌升而后又降，形成“气压鼻”现象。特强、强沙尘暴来临前，沙漠地区近地面大气和地表升温强烈。沙尘暴发生后气温骤然下降，甚至出现大雪或霜冻。
沙尘暴发生时，风速突增，强风吹起地面大量沙尘，天空变成灰黄一片，呼嘯的大风卷着沙尘铺天盖地、沙尘滚滚而来，遮天蔽日，致使空气异常混浊，土腥味呛人，能见度急剧下降，几十米之外视线模糊。由于能见度较低，白天，汽车不得不开灯行驶，室内也需开灯照明。
（2）卫星云图特征
1、可见光云图特征：在可见光云图上，陆地表面有水体、雨迹、森林覆盖的地方反照率最小，所以呈黑色；有作物、牧草、荒漠草原覆盖的地区为深灰色或灰色；在气候干燥的荒漠、沙漠地区由于植被稀少反照率较大，呈现灰色或淡灰色；云系和高山积雪反照率最大为浅灰色或白色；浮尘、扬沙、沙尘暴所形成的“沙尘羽”和低云相似呈灰色或灰白色。沙尘暴区域顶部结构均匀，顺着风向有纹理，色调呈浅灰色，有时有高云的暗影存在。
在三个通道合成的伪彩色遥感图片上（通常用4、2、1通道），浮尘、扬沙、沙尘暴因量级差异而在图片上“沙尘羽”色彩深浅也有差异。至于沙尘和低云的区别就在于低云边界清楚，外形显现出一定的形状或因扰动而起伏不平；浮尘、扬沙、沙尘暴则是边界不清楚呈比较均匀的羽毛状，分布在云系的下面，所以很容易与云系区分。
“沙尘羽”的分布受地形走向影响，它的边缘往往和盆地边缘一致。如塔克拉玛干沙漠沙尘暴的形式除“沙尘羽”夕卜，还常出现因冷空气系统人侵造成的“沙尘暴带”和由抽气筒效应产生的“沙尘暴环”，其厚薄、形状、范围和移动方向与当时的环流背景、盛行风向和特定的地形、地理环境密切相关。
2、红外云图特征：红外云图上，沙尘暴、云团和地表温度有明显的差异。云团顶部温度最低，色调最亮；地面温度最高，呈深灰色或黑色；沙尘暴区域温度介于云顶与地表温度之间，色调呈灰色或浅灰色。根据以上的温度特征和色调，并配合探空资料，可确定出沙尘暴顶部髙度和范围。
在强沙尘暴天气出现前，冷锋云系主体部分的云顶亮温值在40°C~—50°C之间。沙尘暴天气发生时，云顶亮温开始出现<—60°C区域，并且随时间推移其范围不断扩大。当沙尘暴天气发展到最强、有多站出现黑风天气时，冷锋云系中出现多个<—60°C的单体，发展最终连接成一片。
特强沙尘暴区顶部髙度如温度有以下特征：边缘温度约为—13°C，中间部分约为—18°C，呈条状分布，说明沙暴区顶部影响髙度是不同的。西北特强沙尘暴顶部髙度可达2100米左右，华北沙尘暴影响髙度为4500米左右。即使同一地区，各次沙尘暴强度、发展髙度也有差异。
（3）光学特征
沙尘暴，尤其发展成黑风暴时，具有独特的光学特性。如1993年5月5日发生在我国西北地区的黑风暴，据当时金昌等气象站的目击者记述，黑风暴临近时，可看到200—500米高的“沙暴壁”，形似原子弹爆炸后的蘑菇状烟云，呈现上黄、中红、下黑三种颜色的翻滚式沙尘团。
对这一现象从光学角度可解释为：太阳光是由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光组成。太阳光在通过上层大气时该层大气中的尘埃微粒直径最小，它能散射掉一部分太阳光中的紫色光，所以，高层大气中天空是呈紫色的。
太阳光在通过中上层大气时，该层大气中的尘埃微粒直径因与蓝光波长相当，故又把太阳光中的蓝色光散射掉一部分，所以我们看到该层的天空是蔚蓝色的。在沙暴壁中，由上升气流产生的上举力较大，沙暴壁低层的沙尘粒径最大，中层次之，上层主要是浮尘。因浮尘微粒能把太阳光中的黄色光散射掉，所以我们看到的是黄颜色。
太阳光在通过沙暴壁中层时，较大直径的微粒又将太阳光中红色光散射掉，所以看到中层呈红色。因太阳光通过整个大气层，再穿过沙暴壁的上层和中层时，其7种颜色的光已被全部散射、反射或遮挡住了，故沙暴壁最下层为黑色的。
邱金桓等采用激光雷达和光度计测定发现：沙尘暴出现前，大气柱气溶胶光学厚度在0.11—0.25之间变化，均值为0.18。但沙尘暴出现以后，光学厚度的均值高达5.27，后者比前者偏大20多倍。在沙尘暴最强时段天空发黄，大气柱气溶胶云的光学厚度在8至15之间变化，这一特性主要是由高空输人和地表刮起的沙尘粒子的大量增多所致。
文军通过对野外实测沙尘气溶胶资料的分析认为，4月份沙尘气溶胶消光系数或光学厚度比10月份1.0微米的粒子是最大气沙尘对地面辐射能收支有大得多，0.1主要的消光粒子。
（4）辐射特征
大气气溶胶削弱入射的太阳辐射，同时又增大入射的长波辐射。晴天太阳辐射在大气中的削弱主要是由于分子散射、臭氧吸收、水汽吸收以及气溶胶的吸收和散射。对局地而言，分子散射和臭氧吸收的变化极小，在短期内可视为常量。当空气湿度小，水汽对太阳辐射的吸收值也小。因此以沙尘为主要成分的大气气溶胶是影响沙尘天气区太阳辐射的主要因子。
着正、负两方面的作用，其吸收作用减弱到达地面的太阳直接辐射，而其散射作用则增强散射辐射，后者约为前者的一半，最终的结果是减小地面总辐射。
还应当指出的是，地面辐射能收支的变化直接影响地面热力状况，从而改变地面向上的长波辐射，因此，气溶胶对地面辐射能收支的影响是一个复杂的物理过程。
沈志宝等选择沙漠地区春季大气浑浊日和大气清洁日，对地面辐射能收支及其各分量进行了比较分析。浑浊日与清洁日相比地面总辐射的减小很明显，总辐射的日辐照量，浑浊日比清洁日地面总辐射减少了15.5%。
大气浑浊时人射长波辐射的增加是很明显的。浑浊日几乎全天各时的人射长波辐射都比清洁日的大，白天约高10%，夜间的增幅更大。晴天人射长波辐射的日变化十分明显，白天比夜间高得多，夜间几乎无变化。在大气混浊的情况下，日变化规律几乎看不出来，夜间人射长波辐射仍很大。
浑浊日和清洁日地面向上的长波辐射的日变化为，白天，沙尘大气减少了到达地面的太阳辐射，地面温度低于晴天，因此，地面向上的长波辐射也小于晴天，约低5%—10%。夜间，沙尘大气抑制了地面温度的下降，地面向上的长波辐射反而大于晴天，浑浊日夜间地面向上的长波辐射比清洁日高5%—10%。
沙尘大气对地面净辐射的影响，就日辐照量而言是减少的，浑浊日地面净辐射的日辐照量比清洁日减少约5%。夜间，沙尘大气对地面净辐射的影响与白天完全相反。
浑浊日与清洁日相比，白天，虽然向下的长波辐射的增大和地面向上的长波辐射的减小使地面净损失的长波辐射减小，但抵不上人射太阳辐射的减小，地面净辐射减小14.5%；夜间，在沙尘天气条件下向下长波辐射的增大幅度远大于地面向上长波辐射的增大，地面净辐射增大36.2%c。白天地面净辐射的减小意味着地面辐射能收入的减小，而夜间地面净辐射的增大意味着地面辐射能支出的减小。
可见，严重浑浊的沙尘大气，在白天抑制地面增温，夜间则抑制地面冷却。
风沙化
出现在湿润、半湿润地区的沙质干河床、河流泛淤三角洲、古河谷、古代河流决口扇和海滨沙地等地段，具有风沙活动并形成风沙地貌景观的土地退化过程。
在湿润、半湿润地区，风蚀作用把地表土层中的细小颗粒和营养物质带走，造成地表土层物质粗化、贫瘠。
风沙化和沙化没有本质的差异，其区别在于沙化是发生在干旱、半干旱地区的沙漠化现象，一般面积比较大，对土地和环境的破坏比较严重；风沙化是发生在湿润、半湿润地区的沙漠化现象，一般面积比较小，分布零散，对土地和环境的破坏比较轻。
沙尘暴的形成有三个基本条件
1.大风，这是形成沙尘暴的动力条件；
2.地面上的沙尘，它是形成沙尘暴的物质基础；
3.不稳定的大气层结状态，这是重要的局地热力条件。
风沙活动是在干旱气候和裸露地表的背景下，由风力所引起的。因此，早在50年代末开始大规模科学调查研究时，这个问题便引起注意，并作了研究，且提出了“起沙风”这一概念。
将起沙风引人沙尘暴研究的基础，是气象台站的测风记录。但在引用时必须注意到上述指标取得的高度，同台站上测风高度不同。由于近地面风速随高度的变异性，不能直接用上述指标作为引用其记录的下限，而必须先作高度订正。否则会因其测风高度大于2米，将会使结果错误地夸大起沙风的频数与强度，从而得出错误的结论。
实测证明，各种地表的起沙风指标以流沙面最小。按此指标统计的起沙风，包含有各种地表的起沙风，并可作为这些地表土地沙化后发展的尺度，表示其潜在沙化的可能程度。从而便得到一个统一的指标，对全沙区进行分析，以显示沙漠扩展与沙化发展的不同情况，并且也指出土地未沙化地区沙化的危险程度。
沙尘暴天气发生一般需要有足够强劲持久的风力，平均风速12~19米/秒以上，强冷空气是形成沙尘天气的驱动力，只有足够的冷空气方有可能形成强的气压梯度，推动大气的水平流动，由于空气在流动过程中，沿垂直方向水平风速的不同，以及低层的强烈辐合，强迫空气产生垂直方向的流动，从而产生强烈的水平和垂直运动。瞬时最大风速为17米/秒，短时7~8级西北大风；西北风风力普遍达6~7级、短时8~9级以上，即可出现沙尘暴。
从天气学角度看，大风的形成，一是强冷空气人侵，即冷锋过境，穿越锋面的次级环流促使锋前强烈上升、锋后动量下传，激发中尺度系统产生，由此导致强变压梯度产生变压风，这是造成近地面大风的主要因素；二是冷锋前地面热低压发展使锋区气压梯度增大而形成梯度风。只有足够强的冷空气，才有可能形成强的气压梯度和变压梯度，使冷空气推动暧空气加速运动而形成地面大风。因此，形成沙尘暴的冷空气强度要比形成一般大风的冷空气强度更强。
风多、风大，是造成荒漠化和沙漠移动扩张的重要原因。沙区的平均风速、大风日数、扬沙及沙尘暴日数都是较多的，我国沙区的年平均风速都在2—4米/秒，年大风日数在25—75天之间，沙尘暴日数在5—30天之间。导致这种现象的原因主要有以下几点：
1.不稳定的大气层结状态
自然界里，若低层空气稳定，则受到某种扰动的沙尘将不会被卷扬得很高；若低层大气不稳定，则受到扰动后的沙尘将会卷扬得很高；特别是在风力和沙尘源具备的情况下，大气层结是否稳定是形成沙尘暴的决定性因素。
以最常出现区域性强沙尘暴灾害的甘肃省河西地区为例。这里处在冷空气东南下的西北通道上，一般来说，冬春两季特别是春季经常有势力强大的冷空气人侵，而且春季，因为植物稀少，沙漠和裸露的地表温度上升得很快，只要连续晴好两三天，地面气温可以升得很高。
如果这时遇上强大的冷空气在中午前后过境，可形成上冷下暖的不稳定温度层结。
实际上，我国北方各地的沙尘暴多出现于春季，而且多出现于春季的午后，这是由于春季是全年中空气冷暖变化最剧烈的季节，午后到傍晚之前又是一天中气温最高的时段，更容易造成空气层结的不稳定。对流层低层强烈的垂直不稳定层结是沙尘暴与单纯大风的根本区别。
沙尘暴之所以能卷起如此多的沙尘，以致使能见度严重下降，甚至达到小于200米或更甚者，就在于对流层低层存在着强烈的垂直方向的不稳定和强对流。
这种垂直不稳定在卫星云图资料上表现为：强冷空气前激发出的中尺度对流单体与来自较低纬度地区对流单体合并等相互作用，最后强烈发展成对流云团或干飑线。它们所反映的强烈对流和湍流，以及在野外观测到的沙尘暴前沿的沙尘壁，正是由此而造成的。
2.丰富松软的地表沙尘丰富的沙尘源是沙尘暴形成的物质基础。从我国北方地区沙尘源类是自然形成的第四30%，极细沙、粉沙占40%，中的形成看，
纪沉积、堆积物；另一类是人类生产活动堆积物。前者有风成沙、沙砾戈壁、风蚀劣地、沙质粘土、第三纪红色沙岩、现代流水冲积物、湖积物、黄土等，后者有尾矿砂、废弃物、炉灰等堆积物和开垦裸地等。
从我国北方地区沙尘物质的主要类型粒度来看，沙漠沙以中细沙为主，约占总量的70%，其次是极细沙、粉沙，约占20%，粘粒占5%左右。戈壁类型，砾石和细粉沙所占比例大，中细沙比例小；砾石占细沙不足40%。风蚀劣地、第三纪红色沙岩，湖相堆积，以粉沙为主，占80%—90%。黄土和沙黄土以极细沙、粉沙为主，黄土中粉沙占47.83%，沙黄土中极细沙占78%左右。沙质耕地，极细沙和粉沙占90%以上。尾矿砂中细沙和极细沙占90%以上。
上述沙尘源，不仅在大风时扬沙，而且大量扬尘，加之面积广，为强沙尘暴的形成提供了丰富的物质基础。另外，春季北方地区气温回升，大地解冻，同时春季干旱少雨，地表干燥松软，结持性差，不论是耕地还是荒漠草原，均无植被覆盖，是含尘量丰富的沙尘源。
地表物质样品的分析表明，中国北方沙漠和零星沙地的平均含尘量为2.56%；沙漠边缘地区平均含尘量为11.94%；旱作耕地平均含尘量为30.37%；沙质草地平均含尘量为51.86%；干旱湖盆和干旱河床平均含尘量为2.56%。
可见，沙质草地和旱作耕地为沙尘暴提供了大量的沙尘物质。近年来气候干暖化和人为活动强度加大，造成荒漠化扩展，使沙尘源进一步扩大。
尘卷风
尘卷风是一种发生在大气对流边界层内，能将沙尘或者碎屑等物质扬到高空，具有温度较高的低压核心和较短生命周期的旋风，是自然界中一种最常见的自然现象，也是气象学中一种比较独特的天气现象。
我国西北干旱、半干旱地区在非沙尘暴事件多发期（如夏季、秋季）里，大气边界层内粉尘活动仍很频繁。当晴空较强的大阳辐射被地面吸收继而加热低层空气时，会造成近地面空气温度急剧上升。热空气的密度相对较低，在浮力的作用下迅速上升而形成对流。在一定的条件下，一种以垂直涡形式存在且含有一定量微细粉尘的特殊对流现象经常发生在大气对流边界层内，即尘卷风。
1.自然因素
（1）植被
沙尘暴的发生、发展除了取决于特定的天气条件以外，还与地理环境（即下垫面条件）有关。在下垫面条件中，最重要的条件是有无沙尘源区的存在。哪些地区可以成为沙尘源，不仅取决于该地区是否为干旱、半干旱区或沙漠，还与该地区的地表覆盖状况有关。一个地区可能发生沙尘暴的一个重要因素是植被状况。风蚀和沙尘暴对地表土壤的大量搬运和堆积，是导致干旱、半干旱区土地沙化和荒漠化进程最重要最直接的作用过程之一。
理论分析表明，植被覆盖防护效应的形成是当运动气流受到植被覆盖的阻挡时，在植株背后形成一个风速降低区，从而减小风力对地表土壤的吹蚀一般植被覆盖越密集，防护效果越好，因此，植被覆盖率常被当做风蚀保护作用的描述变量。然而，当运动气流通过植被覆盖的下垫面时，真正形成挡风效应的主要来自植被覆盖迎风方向的侧影面积，因此，基于垂直投影面积比率的植被覆盖率概念，实际上并不能完全准确地描述植被覆盖对风蚀地表的保护。鉴于此，基于植被侧影面积的粗糙元密集度概念是一个更适合的描述变量。
植被覆盖率着重考察的是植被垂直方向的投影面积在下垫面上的比率，而植被粗糙元密集度则很好地考察了植株高度、宽幅及疏密程度等形态结构特征差异，可比植被覆盖率更有效地区分乔、灌、草，不同植被类型在防风效应上也有所差异。另外，粗糙元密集度概念还可直接建立植被覆盖与地表粗糙度之间的定量关系。因此，采用植被粗糙元密集度作为描述变量是对植被覆盖率变量的有益改进，有利于定量考察植被覆盖的防护效应。
由于植被覆盖的存在，下垫面粗糙度增大，植被覆盖的沙面上风速低于相同高度上裸露沙面上的风速。这是风蚀过程中植被覆盖形成对地表保护的内在机理。
中国科学院兰州沙漠研究所的风洞实验结果表明，植物通常以三种形式来影响风蚀：
1.覆盖地表，使覆盖部分免遭风蚀。
2.分散地面之上一定高度内的风动量，从而减少了气流与地面物质之间的动量传递。
3.阻止被蚀物质的运动。植物群落特征如密度、宽度、形状及其排列方式之差异将产生不同的影响作用。
从风蚀动力学的角度来看，植物是通过改变气流对地面物质的作用来抑制风蚀。通过风洞实验对不同密度（植被覆盖率）、不同植物作用区面积、不同排列形式及形状植物的不同排列方向的风速廓线进行测定及对比分析。实验结果表明，除了光滑地表即地面无植物存在的条件下风速随高度的变化遵循对数规律外，在其余条件下，植物的存在破坏了地面之上一定高度内的上述规律。在约相当于植物层高度之下，风速变化受植物个体和群落的影响比较明显，随机性因素占主导地位，掩盖了内在的规律。在植物高度层之上，风速变化反映了整个地表植物层的总体效应，使风速及其梯度的变化呈现出一定规律。植物密度作用区面积、排列方式等既影响植物单体作用的发挥，也影响总体效益的体现。植物对气流的影响不仅反映在风速廊线变化上，亦表现为流场特征的改变上。
在风力条件相同的情况下，沙尘暴的强度取决于地表植被和土壤状况，而植被覆盖又受到温度和降水条件的影响，土壤的沙尘释放能力也受到降水和温度的影响。在植被覆盖率低的地区，降水能够影响土壤的起沙能力，温度升高引起土壤解冻，从而直接影响到沙尘暴的强度。在植被覆盖率高的地区，植被覆盖与沙尘暴强度关系更加密切。
（2）土壤湿度
造成沙尘暴暴发的原因很多，其中土壤含水量的多少（土壤湿度）对起沙有重要影响，特别是在植被覆盖率低的荒漠区，土壤湿度尤为重要。土壤含水量减少，土壤表面的水黏膜力也就减小，引起风对土壤的风蚀，土壤被风蚀的结果就是土壤的沙漠化。
土壤湿度是陆面过程中的关键物理参量，在沙尘天气过程中，土壤湿度影响临界摩擦速度，进而影响风蚀起沙量。然而长期以来，由于缺乏观测资料，土壤湿度的计算还存在一定困难。
除此之外，地表水分的减少有利于地面起沙，而滞留在大气中的沙尘粒子，会引起到达地球表面太阳辐射的变化，从而引起气候及环境的变化。研究指出，土壤湿度的梯度能够激发局地环流的形成和发展；植被和土壤湿度的空间变化能改变近地表层大气的斜压结构而激发对流风暴的形成。由此可见，土壤湿度的变化不仅使其本身发生了变化，而且对大气也有重要作用，从而对局地沙尘暴的暴发产生重要影响。
（3）积雪
积雪主要从两方面来影响沙尘天气的发生发展：一方面可通过影响土壤含水量，从而影响沙尘天气；另一方面是当积雪覆盖度减少时，地表裸露部分增加，雪盖对表层土壤的保护能力降低，表层土壤中的细小颗粒在强风作用下被刮起，进入大气中而成为沙尘暴的主要组成部分，积雪覆盖程度越差，表层土壤为强风提供沙尘的可能性就越大。因此，积雪覆盖状况的好坏，与沙尘天气发生的频度（日数）是有关联的，尤其是冬末春初，牧草尚未返青，冷空气活动频繁，雪盖对地表的保护就显得尤为重要。中国西部区域的冬雪在春季融化后，增加土壤湿度，这一过程可以抑制或减少沙尘天气的发生。
2.人为因素
引起我国沙尘暴和荒漠化的人为因素即不合理生产活动包括：
（1）滥牧
当植物的生长量给家畜消费的植物量供不应求时，即过度放牧，就会使植被遭到破坏，加快土地表面的裸露而成为风蚀或雨蚀的原因之一。当降雨丰富，植被繁茂时，家畜数量迅速增加，但如果发生干旱，植被衰退时，就必然要调整家畜数量，然而，实际上这种适应是十分困难的，多数情况会引起沙漠化。而且，近年在各地推行游牧民族的定居政策，都在限定地区进行放牧，不仅引起家畜的集中化，而且为了获得燃料，周围的树木都被采伐等很多情况，都对植被管理带来了不良影响。由于牧畜需要大面积的草原，在形成沙漠化面积的各种原因中，所占比例最大的就是过度放牧，所以在确定与植被相平衡家畜头数的同时，正在寻求改善放牧的方式。
（2）乱砍滥伐
无节制、无计划和不合理的采伐林木的行为就是乱砍滥伐。乱砍滥伐的行为带来直接的后果就是造成森林覆盖面积越来越小，导致森林生态系统服务功能受到损伤，旱涝灾害频繁加剧，水土流失严重，土地沙漠化，部分地区发生泥石流，长江、黄河的河道两边出现塌方，尤其是近几年，一些城市出现沙尘暴，极大地危害了人们的生活和工作。
（3）私挖滥采
近年来，由于利益的诱惑，滥挖中药材、搂发菜及无序采矿等私挖滥采现象十分突出。私挖滥采，既是社会毒瘤，也是安全生产的重大隐患，与当前全社会提倡的安全发展、和谐发展的要求背道而驰。私挖滥采不仅侵害矿产资源国家所有权，还破坏环境，对资源、植被造成严重破坏，造成水土流失，给社会带来极大的危害。一些地方被私挖滥采后，千疮百孔、满目疮痍，
造成许多农村水源枯竭和土地严重污染，排出的大量矸石严重影响了当地群众的生产生活。
（4）滥垦
滥垦是指天然草原地区不顾生态和土地、气候条件，盲目毁草开荒种粮，导致草原沙漠化等不良后果的行为。我国草原多处于半干旱和干旱气候区，土地母质多为沙质，结构疏松，生态系统脆弱。草原地区平均风速为3—4米/秒，最大风速为28米/秒，年平均大风日数为25—50天或更多。草原开垦后，因植被破坏，土地失去保护，多引起严重风蚀，富含有机质的表土被吹走，形成沙丘。近年来，随着农产品价格提高，种植业收人逐年增加，一些单位、集体和个人为了追求眼前利益，违反相关政策、法律法规的规定，未经审批非法乱开滥垦荒地，严重破坏了生态环境，同时也引发了矛盾纠纷，影响到社会稳定。
（5）水资源的无序利用水是生命之源，是人类赖以生存不可缺少的物质条件。水资源是经济社会发展最基础性的自然资源和战略性的经济资源，是其他任何物质不可替代的重要资源，合理开发、有效利用水资源已成为全球重视的战略问题。但是，目前水资源的开发、利用、节约和保护工作仍存在一定的问题，水资源的无序利用现象严重。如上游截水，大水漫灌、浪费水资源、造成土地盐渍化；下游缺水，沙漠植被死亡，造成土地沙漠化；过度开采地下水形成地下水漏斗，引起海水倒灌、咸水人侵，破坏土地结构，造成一系列生态环境问题等。
地球上不能没有沙尘暴
沙尘暴可谓臭名昭著，特别是在20世纪最后几年，声讨它的声音越来越强烈。黄色的天空，夹带着泥土的春雨成为北方一景，它甚至成了南方学子不愿到北京上学读书的理由，而建议“迁都”的声音也时有耳闻。沙尘暴真的那么讨厌吗？其实，在自然界，沙尘暴非但不是令人不快的“不速之客”，它还是带来丰富养料的“老朋友”和改善环境质量的“好帮手”。
1.全球沙尘暴地理分布
沙尘暴的地理分布与土地沙漠化区域密切相联。据统计，全世界主要有四大沙尘暴多发区，分别位于中亚、北美、澳洲以及包括北非至西亚在内的中东地区。
（1）中亚沙尘暴
中亚是全球发生沙尘暴最多的地区之一，有几个多发中心：一个在伊朗、阿富汗和巴基斯坦等国的交界处；一个在阿富汗的土耳其斯坦平原，年平均出现天数最多的为80.7天，出现在伊朗宾斯登地区。这些地区的沙尘暴主要发生在春夏的旱季。前苏联中亚地区的哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、土库曼等地也是沙尘暴多发区。邻近的南亚地区印度也有两种沙尘暴：一种称为洛风，是由于低槽加深产生强气压梯度造成的；另一种称为安德海是由雷暴云或飑线的下曳气流引起的。我国北方和蒙古国南部的沙尘暴多发区属于中亚沙尘暴区东部的一部分，主要发生在北方几大沙漠、沙地、戈壁及其边缘的荒漠地区，其中南疆盆地塔克拉玛干沙漠南部（如和田）的沙尘天气（包括浮尘、扬沙和沙尘暴），在多发年份，年发生日数可以超过300天。
（2）撒哈拉沙尘暴撒哈拉大沙漠位于非洲北部，气候条件极其恶劣，是地球上最不适合生物生存的地方之一，也是全球发生沙尘暴的主要源地之一。从20世纪70年代初到80年代中期，由于连年旱灾以及当地人过量放牧和开垦，造成草场退化、田地荒芜、沙漠化土地蔓延、沙尘暴加剧，当地人的生活环境急剧恶化。频繁的沙尘暴还殃及邻近地区，有的沙尘被东风带过大西洋到达了南美洲亚马孙地区，还有的沙尘被吹到了欧洲。英国牛津大学地质学院的研究记录表明，自1900年以来，英国共经历过17次撒哈拉沙漠降尘。专家确认，每年参与地球化学循环的上亿吨磷元素中有一半以上是从撒哈拉沙漠以浮尘传输形式输送到北大西洋的。
（3）美国沙尘暴分布于美国西部和墨西哥北部的沙漠及接壤的荒漠干旱区是北美洲大陆的主要沙尘暴源区，每年春季沙尘暴时有发生。其中美国中南部是北美地区浮尘出现频率最高的地区，也是美国沙尘暴多发中心。美国亚利桑那州凤凰城每年都要遭受到2—3次沙尘暴的袭击，这些沙尘暴属于哈布型，大多数是由雷暴的下曳气流引起的，侵人凤凰城的时间一般在17~21时。沙尘暴到达时，地面气温一般下降约7°C，最大风速可达36米/秒，能见度一—般可降至400米以下，极端情况甚至降为50米以下，通常能维持1小时左右。
（4）澳大利亚沙尘暴澳大利亚中部和西部地区是澳洲大陆沙尘暴发生最为频繁的地区，每年平均达5次以上，并且还表现为鲜明的季节性，每年在澳大利亚的晚春（9月或10月）和夏季（12月至次年2月）沙尘暴发生得最为显著；在南澳旱农耕作区及其毗邻地区，冬雨降临之前的晚秋也会发生沙尘危害。沙尘暴的影响范围，水平可达数百千米，垂直距离高达数千米。1983，1993和1994年发生在澳大利亚最严重的沙尘暴给东部沿海城市以及周围的城镇带来了毁灭性的灾难。
2.中国沙尘暴地理分布中国的沙尘暴多发区属于中亚东部沙尘暴区域的一部分。在我国西北、华北大部、青藏高原大部和东北平原地区，多年来平均的年沙尘暴总日数普遍超过5天，是沙尘暴的主要发生区和影响区。塔里木盆地及其周围地区、柴达木盆地西南部、河西走廊、阿拉善高原、河套平原、鄂尔多斯高原和西藏高原局部地区年沙尘暴总日数超过10天，是沙尘暴的多发区。塔里木盆地中部及其周围地区、阿拉善高原及相邻的河西走廊东北部分别是沙尘暴的两大高频中心，年沙尘暴总日数达20天以上，局部接近或超过30天，如新疆民丰34.9天，柯坪31.0天，和田26.0天，甘肃民勤28.2天，内蒙古拐子湖27.5天等。
研究发现，中国年沙尘暴总日数超过5天的沙尘暴易发区大多属中纬度干旱和半干旱地区，这些地区受荒漠化的影响和危害比较严重，地表多为沙漠（如塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠、库姆塔格沙漠、柴达木盆地沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠等）、沙地（如毛乌素沙地、浑善达克沙地）和旱地，植被稀少，大风过境时，易形成沙尘暴。
进一步观察1954—2006年中国北方典型强沙尘暴的地理分布可以看出，53年累计强沙尘暴发生频次超过5次的多发区域主要位于南疆盆地、西北地区东部和华北地区北部。其中新疆的若羌和民丰分别高达33次和32次，是强沙尘暴的最高频发中心，其次是新疆和田25次、且末23次、甘肃民勤27次、安西20次、宁夏盐池28次和内蒙古朱日和24次，以这些地区为中心向周围辐射分别形成了多个高频发区域。显然，强沙尘暴的多发区域与沙漠、沙地等干旱荒漠区紧密相联。同时，多发区域恰好位于影响我国的强冷空气的主要路径上，这也进一步证实了强冷空气的人侵的确是引发沙尘暴的主要动力源，而地表裸露的疏松沙尘则是沙尘暴的主要物质源，两者有机结合便构成了我国强沙尘暴空间分布的基本格局。
总之，与国外其他地区相比，中国沙尘暴空间分布具有以下几个显著特点：
（1）影响面积大，西起新疆，东抵沿海，受沙尘暴和扬沙不同程度影响的省市区分别为17个和25个。
（2）高频区集中，在我国集中着两个主要高频区：1、塔里木盆地及其周围地区，其中塔中可能是亚洲区域内沙尘暴发生频次最高之地；
2、阿拉善高原、河西走廊东北部及其邻近地区。
（3）与地表沙化程度密切相关联，如塔克拉玛干等大沙漠，以及散布在黄河河套、青藏高原、内蒙古高原的沙地为沙尘暴天气的发生提供了极为丰富的沙尘物质源。降水分布等都对沙尘暴的地理分布此外，天气系统、地形地貌、起着重要影响。
沙尘暴多发区的基本气候特征——干旱、少雨
沙尘暴多发区的基本气候特征是干旱、少雨。将沙尘暴天气分布图和北方地区年降水量图、湿度分布图相比较，不难发现，年平均降水量100~250毫米分布区恰好是沙尘暴天气易发区；而100毫米以下降水量分布区正是沙尘暴天气多发区，同时年平均相对湿度名50%的区域与沙尘暴天气易发区分布趋势基本是一致的。可见沙尘暴发生区域多分布在降水量少的区域。
我国西北地区深处欧亚大陆腹地，远离海洋，周围又有高山、高原阻挡，特别是青藏高原的隆起，成为夏季风难以逾越的屏障，海洋上的暖湿水汽也难以到达。致使该地区夏季水汽十分贫乏，降水稀少。在冬季，北方地形较开阔，来自蒙古——西伯利亚高压区的强大干冷气流长驱直入，造成异常干燥寒冷的气候。因此，西北地区是我国也是世界上最严重的干旱区之一。
沙粒如何动起来的
沙粒（尘），显然是沙尘暴中的主要物质。一场沙尘暴袭来，沙粒（尘）可以说是无孔不人。那么，沙尘暴的沙粒来自何处？它们又是如何动起来的呢？
科学家们通过分析最近40年—50年的气象观测资料，以及卫星图片上的沙尘区移动轨迹，采用地面采样、沙尘的化学成分分析和数值模拟等方法，来探究沙尘的源地和多发区。他们得到的结论是：就我国而言，沙尘暴源地根据起始的地理位置可以分为境内和境外源地。境外初始源地位于哈萨克斯坦和俄罗斯以及蒙古国境内，主要为蒙古国中南部和东南部荒漠化比较严重的地区。而境内沙尘源地主要是我国西北沙漠及其边缘退化的草原沙尘暴天气频发的地区，有四个策源地，分别是：（1）南疆塔克拉玛干沙漠周边地区；（2）甘肃河西走廊及内蒙古阿拉善盟；（3）内蒙古阴山北坡及浑善达克沙地毗邻地区；（4）蒙、陕、宁长城沿线。这些地区的共同特点是：干旱、少雨，植被稀少，地表拥有丰富的松散沙尘。除了自然因素外，人为活动，如过量放牧和旱作农耕等，又在不地面积进一步扩展。
在这些沙尘暴的源地，真可谓是沙粒的“海洋”呀！
让我们粗略估计一下：如果不考虑沙粒（尘）间可能存在的空隙，1立方米内大约就有4.6x108个直径0.25毫米的沙粒，那么对于方圆数百里的沙尘暴源地，沙粒岂不数不胜数吗？
这些天然沙粒主要由矿物和微小的岩石碎片组成，具体成分会因当地的岩石来源和条件而有所不同。在内陆沙漠和非热带海岸沙滩中，沙粒（尘）最常见的成分是二氧化硅（SiO2）。除物质组成的不同外，天然沙粒的形状也千姿百态，正所谓“一沙一世界，一树一菩提”。
显微镜下可以看到，沙漠中的沙大多为盘状、椭球状、柱状等不规则形状。由于风的作用及碰撞磨蚀，大沙粒表面通常比较光滑，而小沙粒（尘）则比较尖锐。在风沙运动的研究中，为方便起见，通常将不规则的沙粒（尘）简化成具有相同重量的球。球的直径称为沙粒（尘）的等效直径，简称沙粒（尘）的粒径。天然沙的粒径范围很广，一般从单峰对数正态分布的粒径大多偏离对数正态分布，主要因为土壤中的黏土含量较多，沙粒较细。
沙粒（尘）虽小，可处于风场中的沙粒所受到的力却一点也不少，有重力、升力、马格努斯力、拖曳力、静电力、沙夫曼力和巴塞特力等等，并且在与其他沙粒的碰撞和接触中还会受到冲击力和黏性力等。
不同大小的沙粒（尘）在风力作用下的运动形式通常也是不一样的，最常见的有蠕移、跃移和悬移。沙粒（尘）的具体运动形式与它所受到力的相对大小有关。例如：小沙粒（尘）所受到的拖曳力往往会大于或等于其重力，因此小沙粒（尘）就很容易做悬移运动，被风携带，长距离传输而不降落。
您可能认为不就是风把它们吹起来的吗？其实答案并不是那么简单。这个问题涉及沙粒的起动机制，这是风沙运动研究中的一个关键问题，至今，对此依然众说纷纭，至少形成了十种假说（1）冲击起动说（2）振动起动说（3）斜面飞升说（4）风压起动说（5）升力起动说（6）压差起动说（8）负压起动说（7）湍流起动说（9）涡旋起动说（10）猝发起动说。这些假说大致可以归纳为两大类，前三种的共同点是都涉及沙粒间的接触或碰撞，而后七种则侧重气流作用。
在考虑沙粒间接触的起动假说中，冲击起动说是最重要的一种。
冲击起动说认为：地表沙粒的起动是由于受到运动沙粒的冲击，即碰撞引发的。这是因为当地表沙粒受到运动沙粒的冲击，或者一部分滚动沙粒碰到地面凸起的沙粒时，会获得较大的冲量使得沙粒在碰撞的瞬间，由水平运动急剧转变为垂直运动，骤然向上起跳进入气流。理论推导和实验拍摄也证实：冲击力是重力的几百倍到几千倍，足以使沙粒起动。冲击起动说也是沙粒起动中占主导地位的学说，被很多人所接受，而且风沙研究中的很多理论模型及数值模拟研究都是建立在冲击起动基础上的。
振动起动说认为：当风力不大时，沙粒就开始振动，且振动幅度和频率随风速增强。当风速达到一定值后，沙粒会出现3—5次急剧振动，随后突然停止，最后像炮弹一样射人空中，这与发生共振类似，故称为振动起动。而斜面飞升说则认为：在风场作用下的沙粒脱离地表是由于沙面不平导致的。当沙粒在凹凸不平的沙面上滚动时，沙粒时常会发生小的跳跃，而一旦沙粒短暂地脱离地面，就容易从风场中获得能量而加速。跳跃越频繁，跳得也就越高，形成一个正反馈，最终进入气流中。
侧重气流作用的起动学说基本观点认为风是沙粒起动的关键。例如，风压起动和升力起动以及压差起动，其基本思想都是由于风速差导致的压力差使得沙粒起动，只不过风压起动认为压力差来自沙粒的迎风面和背风面，升力起动认为压力差来自高速旋转沙粒的顶部和底部，压差起动认为压力差来自沙粒顶部和底部之间的风速差。这三种起动在一定程度上又分别与前面提到的拖曳力、马格努斯力和沙夫曼力有关（负压起动与压差起动类似，但只有在风速比较大的时候（>16米/秒）才起作用，因此这里不作为主要原因分析），而且主要考虑的是平稳风场的作用。事实上，沙床表面也很不均匀，近地表的空气湍流度较高，因而会出现瞬时垂直气流，直接带动沙粒脱离地表进人气流中一湍流起动说：涡旋会在局部突起的地方发生分离，所产生的负压和离心力能够使沙粒起动一一涡旋起动说；会出现近壁层低速带的扰动、举升、崩解能够使沙粒起动一一湍流猝发起动说。
总的来说，以上各种假说都有局限性，似乎无法用其中的一种来解释沙粒起动的原理。例如：根据高速摄影研究沙粒起动发现，马格努斯力和沙夫曼力的垂直分量总和小于重力，据估算，当风速为1.5米/秒时，粒径0.2毫米并以1000周/秒高速滚动的沙粒所产生的马格努斯力约为沙粒重力的18%。实际上，沙粒起动前，贴地风速远比1.5米/秒小，旋转速度也远比1000米/秒小；沙夫曼力不到沙粒重力的15%，而且由于沙粒的粒径很小，其顶部和底部的速度差，即压差也很小，因此马格努斯力和沙夫曼力似乎也不可能是风沙起动的主要作用力。又如；对于冲击起动说，由于贴近地表处的风速一般比较小而且沙粒密度大，沙粒在冲击地表前发生颗粒间空中碰撞的概率比较大，由此可能导致冲击沙粒的动量比较分散，不足以冲击起更多的沙粒。再者，细小的沙粒在贴近地表附近所受到气流的阻力和可能的尺度效应，对沙粒冲击速度的影响也还不清楚。另外，对于振动起动说，沙粒在气流脉动的作用周期下发生共振、发生弹性起跳是完全可能的，但是这种作用的概率究竟有多大、从气流的平均运动和湍流脉动中究竟能获得多少能量，还不是很清楚。对于湍流类起动的说法也一样，由于近地表风速的水平分量本来就小，垂直分量会更小，理论上近地表处风速的垂直分量接近于零，那么仅靠湍流作用似乎也不足以带动沙粒进人气流。
由于目前观测手段的限制，沙粒起动的各种假说还有待进一步论证和完善，单一的任何一种假说都不能完全解释沙粒起动的真正机理。尽管大风是沙粒起动的根本原因，但第一颗沙究竟是怎样动起来的？到底是哪种力的作用形式导致了沙粒的起动？这些风沙运动的最基本问题目前还没有定论，由此也更迫切地需要加强对沙粒起动机理的研究。这应该是一个最典型的力学问题了。
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