Песчаные бури

Песчаные бури — это природные явления, характеризующиеся интенсивным переносом песка в атмосфере под воздействием сильного ветра. Они относятся к категории литометеоров — атмосферных феноменов, связанных с твёрдыми частицами. Термин «литометеоры» имеет греческое происхождение и образован от слов λίθος (líthos), означающего «камень», «горная порода», и μετέωρον (metéōron) — «то, что находится в воздухе», «небесное явление». К той же группе слов относятся «метеорит» и «метеорология».

Описание

Песчаные бури возникают, когда ветер поднимает большое количество песка и других мелких частиц, перенося их на большое расстояние. Эти явления характерны для сухих, пустынных и полупустынных территорий, где растительность не может удержать песок. Песчаные и пыльные бури зачастую единый термин, но отдельно говорят именно о песчаных бурях, когда помимо пыли ветер вовлекает более крупные частицы песка.

Песчаные обычно ограничены пустынными регионами, такими как пустыня Гоби в Азии или Сахара в Африке. Обычно они меньше пыльных бурь, поскольку песок относительно тяжёлый и поэтому ветру сложнее удерживать их в воздухе. Учёные, оценивая песчаные бури измеряют такие параметры, как время нахождения частиц в воздушном потоке, дальность их перемещения, массы песка в воздушном потоке – используются различные приборы для сбора и анализа песчаных частиц, чтобы оценить, сколько песка находится в атмосфере на разных высотах и в разных частях бури. Это важно для моделирования последствий песчаных бурь, включая их влияние на сельское хозяйство, строительство, а также на качество воздуха.

Причины появления песчаных бурь

Основной причиной песчаных бурь является атмосферная турбулентность, которая возникает из-за различий в температуре, влажности и давлении воздушных масс. Эти различия вызывают беспорядочные движения воздуха, которые поднимают с поверхности земли пыль и песок. Сильные ветры, особенно в пустынных районах с малым количеством растительности, способны поднимать песок на большие высоты и переносить его на значительные расстояния. Рыхлая почва в этих регионах обычно сухая, что облегчает её подъем ветром и способствует возникновению бурь.

Важно учитывать, что помимо атмосферных явлений, на возникновение песчаных бурь существенное влияние оказывают антропогенные факторы, включая такие, как численность населения. Например, китайские учёные провели исследование, в ходе которого оценили частоту песчаных бурь и плотность населения от древнейших времён, начиная с династии Цинь (221-207 гг. до н. э.) и до наших дней. Результаты показали любопытную закономерность: чем больше было население, тем активнее становились песчаные бури. Исследователи связывают это с интенсивной сельскохозяйственной деятельностью, которая может способствовать дестабилизации верхнего слоя почвы. Наоборот, когда численность населения снижалась, активность песчаных бурь уменьшалась, и такие периоды часто совпадали с гражданскими волнениями.

Песчаные бури можно разделить на две основные группы: региональные и локальные. Региональные песчаные бури, также известные как хабубы (араб. هبوب‎ — «дующий неистово»), возникают в результате крупных атмосферных процессов, таких как прохождение холодного фронта. Эти бури могут охватывать обширные территории, простираясь на сотни и даже тысячи километров. Локальные песчаные бури, в свою очередь, образуются из-за менее масштабных процессов и охватывают более ограниченные пространства — обычно в пределах десятков или сотен километров.

Несмотря на различия в масштабе, и региональные, и локальные бури могут быть очень активными, но локальные буря часто сопровождаются сильными ветрами и длятся гораздо меньше по времени. В Китае, например, региональные песчаные бури чаще всего возникают зимой и осенью, составляя более 97% всех крупных бурь в течение года. В то время как локальные песчаные бури наблюдаются летом и осенью.

Особое внимание стоит уделить так называемым «американским хабубам» — термину, использующемуся для описания песчаных бурь, характерных для юго-запада США. Эти бури имеют много общего с хабубами, наблюдаемыми в Судане, откуда и происходит само название.

Итак, можно выделить несколько основных причин возникновения песчаных бурь:

1. Атмосферная турбулентность – Различия в температуре, влажности и давлении воздушных масс создают беспорядочные воздушные потоки, которые могут поднимать песок и пыль с поверхности земли;
2. Сильные ветры – Высокоскоростные ветры, особенно в районах с малым количеством растительности (пустыни), поднимают песок и пыль на большие высоты, создавая бурю;
3. Сухая и рыхлая почва – В пустынях и засушливых регионах земля часто имеет рыхлую структуру, что делает её легко возмущаемой ветром;
4. Отсутствие растительности и человеческая деятельность играют ключевую роль в возникновении песчаных бурь. Растительность помогает удерживать почву, предотвращая её поднятие в воздух, однако, когда растительности недостаточно, песок и пыль легко поднимаются. Примером такого явления является пустыня Сахара, где уничтожение растительности и кустарников, особенно в результате колонизаторской деятельности европейцев с конца XIX века, сыграло значительную роль. Леса вырубались, а земли использовались под пастбища и сельское хозяйство, что способствовало деградации почвы. Однако, помимо человеческой деятельности, также стоит учитывать климатические изменения: в период плиоцена и более ранние времена Сахара была более зелёной. Интересно, что древние египтяне, жившие рядом с Сахарой, осознавали влияние песков и разрабатывали методы орошения и озеленения. Интенсивная сельскохозяйственная деятельность, вырубка лесов, неправильное земледелие и урбанизация приводят к разрушению почвы, что делает её более уязвимой к ветровым бурям;
5. Изменения климата – Повышение температуры и снижение уровня осадков могут увеличивать частоту и интенсивность песчаных бурь, так как климатические изменения влияют на влажность почвы и скорость ветра.

Особенности

Песчаные и пыльные бури имеют много схожих черт, однако есть ряд уникальных характеристик, которыми обладают именно песчаные бури.

1. Как уже говорилось, песчаные бури вовлекают частицы песка (60-200 мкм), куда как более крупные по сравнению с пылью (менее 60 мкм);
2. Так как частицы песка тяжелее, чем пыль, они обладают существенно более низкой высотой подъёма (1,5-2 км для песчаных бурь, в то время как пылевые бури могут подниматься выше 5 км, например песчаные бури Таримского бассейна, вызванные восточными ветрами в Китае);
3. Дальность переноса обычно меньше, хотя мельчайшие частицы могут долетать вплоть до Антарктиды;
4. Песчаные бури преимущественно возникают в пустынных регионах, где рыхлый песок легко подхватывается сильным ветром. В отличие от них, пыльные бури могут формироваться не только в пустынях, но и в степных зонах, пересохших руслах рек, высохших озёрах и других территориях, подвергшихся засухе. Основной фактор, способствующий возникновению пыльных бурь, — наличие большого количества мелкодисперсных частиц, которые ветер способен поднимать на значительную высоту и переносить на дальние расстояния. Причинами иссушения почвы и её разрушения могут быть как естественные климатические изменения, так и деятельность человека, например, чрезмерная вырубка лесов, интенсивное сельское хозяйство и нерациональное использование водных ресурсов;
5. Песчаные бури могут длиться до нескольких часов, в то время как пыльные бури длятся до нескольких суток;
6. Скорость ветра, необходимая для возникновения песчаных бурь, обычно выше, чем для пыльных бурь, поскольку песчаные частицы обладают большей массой и требуют более сильного воздушного потока, чтобы подняться в воздух. В среднем скорость ветра при песчаных бурях составляет от 15 до 25 м/с, тогда как для пыльных бурь достаточно 10–20 м/с. Это объясняется тем, что песок состоит из более крупных и тяжёлых гранул, которые поднимаются в воздух лишь при достаточно мощных порывах ветра, тогда как мельчайшие частицы пыли легче уносятся даже при менее интенсивных воздушных потоках. Именно поэтому пыльные бури могут распространяться на гораздо большие расстояния и подниматься на более значительную высоту, чем песчаные.

Последствия и чем опасна песчаная буря

Песчаные бури – серьёзная угроза здоровью людей, экологии, сельскому хозяйству и промышленности.

Пустыни обладают способностью распространяться, и одним из механизмов этого процесса являются песчаные бури. Во время таких бурь песок и пыль переносятся на значительные расстояния, постепенно захватывая окружающие территории. Это приводит к деградации почвы, снижению её плодородия и, как следствие, происходит массовая гибель растений и животных, что влечёт за собой разрушение целых экосистем.

Кроме того, песчаные бури уносят плодородный слой почвы с территорий, которые ранее были пригодны для сельского хозяйства. В результате земли истощаются, теряют способность поддерживать растительность и постепенно превращаются в бесплодные пустынные регионы. Этот процесс, известный как опустынивание, представляет серьёзную угрозу не только для экологии, но и для продовольственной безопасности, так как сокращает пригодные для сельскохозяйственного использования площади.

Страдают не только прилегающие земли, но и окружающие водоёмы, поскольку песок, попадая в воду, загрязняет её, нарушает естественный баланс экосистем и приводит к гибели водных организмов.

Песчаные бури наносят значительный ущерб сельскохозяйственным и промышленным объектам. Они способны уничтожать посевы, лишая растения солнечного света и засыпая их песком, а также приводить к гибели скота не только из-за нехватки воды и корма, но и вследствие повреждения дыхательных путей и глаз животных. Кроме того, песчаные бури разрушают здания, повреждают инфраструктуру, засоряют механизмы и технику, что может привести к выходу оборудования из строя. Частицы песка оседают на солнечных батареях, снижая их эффективность, а также забиваются в вентиляционные системы, ухудшая чистоту воздуха в помещениях.

Песчаные бури наносят значительный ущерб здоровью человека, распространяя патогенные микроорганизмы, включая вирусы, бактерии и микроскопических паразитов. Разрушая экосистемы и изменяя привычные маршруты миграции насекомых, таких как москиты, блохи и клещи, они могут способствовать росту заболеваемости инфекционными болезнями, включая лейшманиоз, малярию и чуму.

Кроме того, песчаные и пыльные бури загрязняют водоёмы, оседая на открытых источниках питьевой воды и сельскохозяйственных угодьях, что способствует распространению кишечных инфекций, таких как дизентерия и холера.

На юго-западе США, в Мексике, Центральной и Южной Америке песчаные бури играют ключевую роль в распространении кокцидиоидомикоза, также известного как «долинная лихорадка». Это заболевание вызывается грибами рода Coccidioides, которые обитают в почве засушливых и полузасушливых регионов. В нормальных условиях грибы находятся в спящем состоянии, но при механическом нарушении почвы, например, во время песчаных бурь, их споры поднимаются в воздух.

Человек заражается кокцидиоидомикозом при вдыхании спор, которые имеют микроскопические размеры (2–5 мкм) и легко проникают в лёгкие, вызывая инфекцию. Исследования показали значительный рост заболеваемости после сильных пыльных и песчаных бурь. Например, после мощной пыльной бури в Калифорнии в 1977 году количество случаев кокцидиоидомикоза увеличилось в 10 раз. Подобные вспышки зафиксированы в Аризоне и Техасе.

Помимо инфекционных рисков, песчаные бури негативно сказываются на работе дыхательной системы, вызывая обострения хронических заболеваний, таких как астма и бронхит. Они также раздражают слизистые оболочки глаз, способствуя развитию конъюнктивита и других офтальмологических проблем.

Районы песчаных бурь в России

В России наибольшую уязвимость к песчаным бурям испытывают южные регионы. Особенно сильно опустынивание затронуло Ставропольский край, Астраханскую область, Калмыкию, а также Дагестан и Чечню. Одними из наиболее пострадавших территорий являются Черные земли и Кизлярские пастбища. Главной причиной этого являются интенсивный выпас скота и сельскохозяйственная деятельность, которые оказывают сильное давление на почвы и способствуют их деградации. В Чернозёмье уже можно говорить об экологической катастрофе, где пустынные процессы набирают скорость. В этих областях становится всё чаще наблюдаться пыльные и песчаные бури, которые отличаются высокой мощностью и продолжительностью. Это ведёт к расширению пустынных территорий и разрушению экосистем, что усугубляет экологическое положение региона.

Районы песчаных бурь в мире

Крупнейшая пустыня мира, Сахара, охватывает территории сразу нескольких стран, включая Алжир, Ливию, Тунис, Египет и Судан, а на юге – Мавританию и Чад. Сельское хозяйство и промышленность этих стран значительно страдают от песчаных бурь, которые наносят ущерб посевам, ухудшают качество воды, загрязняют воздух и препятствуют нормальной жизни местных жителей.

Песчаная буря в Пекине

В Азии особое влияние оказывают песчаные бури пустыни Гоби, которые пагубно сказываются на северных и западных частях Китая. Учёные отмечают, что эти явления становятся более частыми и интенсивными из-за усиливающихся антропогенных факторов, таких как интенсивная сельскохозяйственная деятельность и вырубка лесов. Ещё одна из самых засушливых пустынь мира – Такла-Макан также расположена в Азии, китайской части Тибетского плоскогорья. Песчаные бури в пустыне Такла-Макан особенно активны в весенний и осенний периоды, когда в регионе возникают сильные ветры. Летние температуры в пустыне могут достигать 50°C, а зимой — опускаться ниже нуля, что создаёт резкие изменения атмосферного давления и способствует образованию мощных воздушных потоков. Эти ветры способны поднимать песок на высоту нескольких километров, что делает бури очень активными.

Пустыня Кызылкум расположена между Казахстаном, Узбекистаном и Туркменистаном, и её песчаные бури являются одними из самых мощных в регионе. Эти буря, как правило, происходят весной и осенью, когда в пустыне наблюдается высокая активность ветра. Скорость ветра может достигать от 15 до 25 м/с, что делает бури чрезвычайно сильными. Продолжительность таких бурь варьируется от нескольких часов до нескольких дней, в зависимости от силы и продолжительности ветров. Во время бурь видимость значительно ухудшается, часто сокращаясь до нескольких метров, что создаёт опасные условия для передвижения и приводит к разрушительным последствиям.

На территории Ирана расположены пустыни Лут и Деште-Кевир, при этом последняя представляет собой сложную комбинацию песчаных дюн, глинистых равнин и солончаков. В пустыне Деште-Кевир практически отсутствуют крупные водоёмы, что делает её крайне сухой. Вследствие этого она подвержена частым песчаным бурям, которые особенно интенсивно возникают в периоды продолжительных засух.

В странах Персидского залива, включая Саудовскую Аравию, Объединённые Арабские Эмираты, Кувейт, Бахрейн, Катар и Оман, песчаные бури особенно распространены в летние месяцы. В пустыне Руб-эль-Хали и других районах эти бури могут происходить не только летом, но и весной, когда температура достигает экстремальных значений. Такие бури могут длиться несколько часов, распространяясь на большие расстояния, и часто образуют песчаные наносы высотой до нескольких метров.

В Пакистане и Афганистане песчаные бури также являются частым явлением, особенно в районах, соседствующих с пустынями и засушливыми территориями. Пустыня Тар, расположенная в Афганистане на границе с Индией, является продолжением Индийской пустыни. Рельеф Тар включает как песчаные дюны, так и глинистые равнины. Песчаные дюны в этой пустыне могут достигать высоты до 30 метров, а между ними расположены плоские участки с редкой растительностью. В некоторых местах встречаются солончаковые участки, где почва насыщена солью и другими минералами. Пустыня Тар чрезвычайно подвержена песчаным бурям, особенно в периоды осени и весны, когда такие явления становятся особенно интенсивными. На юго-востоке Тар плавно переходит в пустыню Чолистан, которая также известна как Британская пустыня. Для Чолистана характерны частые и мощные песчаные бури, оказывающие значительное влияние на местное население и окружающую среду.

В Австралии, где пустыни занимают около 18% территории, включая пустыни Симпсона, Гибсона и Большую пустыню Викторию, длительные периоды засухи способствуют частым песчаным и пыльным бурям. Особенно часто бури можно наблюдать в период с поздней весны до начала осени, когда жаркие ветры, низкая влажность и резкие изменения температур способствуют поднятию песка в атмосферу.

В США, в частности в юго-западных штатах, таких как Аризона, Нью-Мексико, Техас и некоторых частях Калифорнии, песчаные и пыльные бури также являются частыми, особенно весной и осенью. В Мексике, особенно в её северной и центральной частях, песчаные и пыльные бури также случаются регулярно в летние и осенние месяцы, когда засушливый климат и высокие температуры создают идеальные условия для их возникновения. Эти бури могут привести к ухудшению качества воздуха, обострению заболеваний, таким как респираторные расстройства, а также серьезно повредить сельскохозяйственные угодья и инфраструктуру.

Действия при песчаной буре

Во время песчаной бури лучше всего оставаться в помещении. Пустынные народы, такие как бедуины и берберы, тщательно планируют свои перемещения, ориентируясь на погодные условия, однако, если буря застала их в пути, а ближайшие укрытия отсутствуют, они выкапывают неглубокие ямы, которые служат временными укрытиями. В помещении во время песчаной бури важно полностью закрыть окна и двери. Все возможные щели и отверстия рекомендуется проложить влажной тканью, чтобы дополнительно удержать частицы песка. Важно избегать выхода на улицу, но если это неизбежно, следует защищать органы дыхания с помощью маски или влажной ткани, а также глаза — очками. Песчаные бури могут существенно снижать влажность воздуха, поэтому во время бури важно пить достаточное количество воды, особенно если необходимо выходить на улицу. Песок не только забивает органы дыхания и раздражает слизистые оболочки, но и обладает сильными абразивными свойствами, поэтому следует максимально закрывать кожу, чтобы избежать повреждений. Если есть возможность, нужно также защищать автомобили и различные механизмы, так как песок может нанести им повреждения. После бурь даже закрытые помещения требуют тщательной уборки, так как песок оседает на поверхностях и забивает системы вентиляции.

Интересные факты

• На поверхности Марса расположено множество пустынь, большинство из которых находятся вблизи экватора и на некоторых высоких широтах. Марсианские пески, состоящие преимущественно из различных солей железа, придают планете её характерный красный цвет и формируют марсианские дюны, которые более стабильны, чем земные, из-за тонкой атмосферы Марса. Тем не менее, силы ветра достаточно сильны, чтобы перемещать пески и вызывать песчаные бури;
• На Титане, крупнейшем спутнике Сатурна, в 2018 году учёные впервые наблюдали песчаную бурю, что свидетельствует об активной атмосфере этой планеты;
• В марте 2021 года Китай пережил одну из самых сильных песчаных бурь в своей истории. Небо приобрело желтый оттенок, занятия в школах были отменены, а количество крупных песчаных частиц в воздухе оказалось в 20 раз выше безопасного уровня, установленного Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ);
• На Ближнем Востоке существует древняя легенда о 50 000 персидских солдатах, исчезнувших в Западной Египетской пустыне около 525 года до н. э. Согласно преданию, армию отправил царь Камбис II для завоевания Оракула Амона, но после того как войска были поглощены песчаной бурей, их больше никто не видел и не слышал.