[科普中国]-沙漠环境

沙漠环境同高原环境一样，是一种特殊的环境形态，其主要特点是地温高、温差大， 多大风、多尘土，日照强、湿度低等。

概述世界上沙漠和沙漠化土地面积约4700多万平方公里，当前土地沙漠化速度相当快，全世界每年7500~10500万亩土地沦为沙漠。沙漠分布地区很广，它遍及非洲、亚洲、澳洲、美洲与欧洲各大陆，主要的大沙漠有北非的撒哈拉沙漠、沙特阿拉伯的鲁卜哈利沙漠和中国的塔克拉玛干沙漠等。我国的沙漠与沙漠化土地总面积约有130多万平方公里，占全国土地面积的13%以上，遍及新疆、内蒙古、甘肃、青海、宁夏、陕西、山西、河北、辽宁、吉林、黑龙江等省的207个县、市。沙漠环境同高原环境一样为特殊环境条件。1

典型沙漠环境特点地温高、温差大地温高、温差大是沙漠环境的一大特点。由于沙漠地区云量少、日照强、降水稀少、空气湿度小，缺乏植被覆盖，沙漠边缘地区的夏季最高气温经常超过40℃，地表在强太阳辐射下低层空气增温加剧。如吐鲁番地表最高温度可达76℃，沙漠边缘地区地表温度大都为70℃左右，沙漠腹地的地表温度可达75℃。沙漠地区夜间天空无云，地面辐射强、散热快，气温日夜变化剧烈，曾在沙漠安得海站测得最大日温差为35.8℃，比同纬度地区几乎高出一倍。2

多大风、多尘土多大风、多尘土是沙漠环境的另一大特点。沙漠是多大风的地区，一年之中风速大于12m/s的日数年平均达60～86d，且集中于春夏季，其间大风日数约占全年大风日数的70%～74%，最大风速可达40m/s。沙漠地区以细砂为主，如塔中地区地表沙源的粒度特征，沙样的平均粒径集中在63～250μm范围内，属细沙、极细沙。由于沙粒细小、量大，当风速大于5m/s时就能把细沙吹起，形成沙暴、扬沙和浮尘天气。

日照强、湿度低日照强、湿度低也是沙漠环境的一大特点。沙漠地区经常无云、日照强，太阳辐射的年总辐射量为6000～6200MJ/m2，比同纬度地区高10%以上。沙漠多风、气温高、相对湿度小，因此蒸发力非常旺盛。如塔克拉玛干沙漠和吐哈地区是我国降水最少、最干旱的地区，全区年降水量普遍在5mm以下，而年蒸发量达3000mm以上，为年降水量的100倍；同时由于降水量稀少，全年相对湿度很低，区内相对湿度多在40%～55%，不少地方相对湿度在30%左右。

对工程装备的影响沙漠环境对工程装备性能与质量的综合应力影响可归纳为干热、沙尘和太阳辐射等3个方面。

干热的影响沙漠特有的干热经常引起设备或元器件热老化、氧化及结构变化、软化、熔化、升华，液体物理膨胀、黏度下降和蒸发，还会引起物质的化学反应，导致装备出现各种形式的故障。

干热导致空气密度下降，使得发动机充气系数降低，影响装备的动力性和经济性；另外还会引起发动机散热器的散热能力下降，造成发动机过热。温度过高时机油、液压油变质加快，油性变差，黏度下降，系统泄漏量增大，破坏运动副间的油膜，造成摩擦阻力增大，加剧机件磨损；液压系统油温过高还可导致油液的空气分离压降低，从而产生气穴，致使系统工作性能降低；装备的橡胶密封件变形，加速老化失效，造成润滑油（脂）泄漏，而泄漏的产生又使油液进一步升温。地表高温使液压制动系统产生气阻，引起刹车失灵。

极度干热可使装备车电系统、通信设备等出现消耗过度、部件失灵等问题，加速材料氧化、干裂、裂解或软化、熔化，使设备绝缘老化加速、电性能下降、电缆头密封胶流失等。干燥的空气也容易积聚静电荷，静电放电易引起电路的随机故障，在计算机存储系统高密度同态电路中尤其严重。沙漠地表散发热波，折射光线，使地面上的景象变形，影响光电设备对目标的观测和识别，加上光学设备的放大热波效应，会导致目标完全失去。

太阳长时间照射和地表反射热的影响，会造成布扫雷装备的炮管热分布不均衡，并产生微小变形，造成系统准确度严重降低；热膨胀系数不同的运动副间间隙变小或发生卡阻现象，引起动作失灵。3

沙尘的影响沙尘在物理上表现为不同尺寸、硬度的小固体颗粒；在化学上沙尘由不同的矿物质构成，一定条件下会发生酸性或碱性反应。因此沙尘环境可对工程装备造成物理和化学两方面影响，其主要损坏类型包括磨损、阻塞堵塞及侵蚀等。

发动机在多沙尘地区使用时空气滤清器容易堵塞，使其功率不足，漏进气缸的沙粒会加速运动部件磨损；仪器仪表进沙后精度下降，动作不灵，最后导致损坏。沙尘沉积在装备的活动部件，将以磨粒形式夹在摩擦副之间，或进入气路、油路等以流体形式对零件表面进行冲刷，加速部件磨损，活动部件卡死，阻碍、破坏身管精度；积沙也可能堵塞油路、气路；沙粒在强大风力作用下对装备外表的冲击打磨，引起装备表面的磨蚀和磨损，破坏装备外观特性。

装备信息化系统中的各种计算机、GPS接收机、信息设备的电路、芯片等对沙尘都很敏感。沙尘引起电路性能降级，也会破坏无线电通信。沙尘沉积在电气触头时，使接触电阻增大、发热增加，甚至烧毁设备。沙尘也可造成信息化设备等通风或冷却受阻，严重时引起着火危害。

此外，因沙尘的粒径小，加上风吹和强烈的日照，使得沙子松散，承压系数小。如塔克拉玛干沙漠的沙子承压系数只有0.008cm2/kg，压缩模量E=2.3～2.5kg/cm2，干容量为1.5kg/cm2左右。因此沙层的承载能力差，装备的通行能力受到严重影响。

强太阳辐射的影响太阳辐射是以电磁波形式传输到地球上的一种能量，由紫外线、可见光和红外线组成。太阳辐射对装备的影响主要是由加热效应和光化学效应产生的。

加热效应主要是由太阳辐射能中红外光谱部分产生的，与高温产生的热效应不同，它具有方向性，且产生温度梯度。太阳辐射热效应主要引起产品短时高温、局部过热和装备表面较大的附加温升，降低有机绝缘材料的材质性能，使材料变形、炸药热析，产生机械热应力等，造成运动零件的卡死或松动、焊缝和结构件的强度降低、电气电子元件热老化、合成橡胶和聚合物的性能变化及涂层和其他保护层出现气泡和剥落现象等。

光化学效应主要是由太阳辐射能中紫外光谱部分产生的。由于太阳光中紫外线的作用，加上沙漠干热高温作用，使装备的密封圈和塑料制品等逐渐老化、变色、发粘和龟裂，破坏其密封性能，引起液压系统管路爆裂、密封件漏油；使天然、合成橡胶及聚合物在较短波长的射线照射下造成破坏，有机绝缘材料加速老化；使空气容易电离而导致绝缘强度和电晕起始电压降低；使油漆涂层变色、粉化、起泡、开裂、剥落，加速金属表面锈蚀。1

本词条内容贡献者为:

郭亮 - 副教授 - 中国海洋大学