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
