黄砂
単に砂塵が舞い上がると言っても、砂塵の粒の大きさによってその動きはまったく違う。粒の直径が約1ミリ以上のものは回転運動、0.05ミリ(50μm) - 1ミリくらいのものは躍動運動、約0.05ミリ以下のものは浮遊運動をするといわれている(右図「砂塵の飛散と移動のメカニズム」)。回転運動をする砂は発生地周辺のみに到達し、移動する砂丘を構成する。躍動運動をする砂は地面を飛び跳ねながら移動し、沙塵暴のほとんどを構成する。浮遊運動をする砂は風に乗って上空を移動し、遠くまで到達する。
浮遊運動をする砂の運動を詳しく見ると、砂塵嵐によって巻き上げられたあと、日中暖まった空気が上昇することによって起きる上昇気流に乗って、上空500メートル - 2キロ付近に上昇して移動する。発生地付近では、砂塵の濃度や粒子の大きさがバラバラで非常に複雑な分布であるが、離れるに従って高度1 - 2キロ付近に濃度が高い層ができる傾向にある。この付近の上空500メートル - 2キロより下の大気は大気境界層といい、空気の流れが複雑な層である。これより上には自由大気という層があり、一部の粒子がこの層にまで上昇してくると、安定した速い気流に乗って遠くまで運ばれる。
中国や韓国では、黄砂の濃度が高い場合に、マスクなどの着用を奨励したり、外出を控えるよう促したりする情報が、公的機関によって発表されている。
俗説の域を出ないが、韓国では市民の間で「黄砂に含まれる有害物質排出を促進する」食べ物として豚肉などが知られている。実際に、韓国では黄砂の時期に豚肉やサムギョプサルなどの豚肉料理の売り上げが伸びる。ただ、豚肉の不飽和脂肪酸が体内の重金属の排出を促すという研究が韓国食品開発研究院から発表されるなど肯定的な見方もある一方、効果は薄いという見方もある。
現在、黄砂の大部分は、発生地である乾燥地帯を襲う砂塵嵐により大気中に巻き上げられると考えられている。
砂塵嵐の発生の度合いは、年中乾燥した土地であればほぼ風だけで決まるが、降水のある土地では風に加えて、地形、表土の湿り具合、積雪や凍結の有無、植生(植物の繁茂)、土壌粒子の大きさ、地表の凹凸の粗さなど、地表面のさまざまな状態に左右される。土壌粒子の大きさに関しては、表土や岩石が温度変化を受けたとき、特に凍結と融解を繰り返したときに、風化により砂粒の微細化が進む。
1991年に村山信彦がまとめたところによれば、タクラマカン・ゴビ・黄土高原ともに上空 10mの平均風速が5m/sを超えると、局所的に地面から砂塵が舞い上がり始めるが、これが激しいもの、つまり砂塵嵐に発達するためには、ゴビで10m/s、タクラマカン・黄土高原で6m/s以上の風が吹いている必要がある。砂塵嵐によって砂が巻き上げられる高さは最大で上空7 – 8km という報告があるが、観測装置が故障することがあるため推定である。また、強い低気圧が通過した前後などは砂塵嵐が多く発生し、黄砂の量も多くなる。
また降水量との関係で言うと、発生地で降水量が少ないほど黄砂の発生は多い傾向にある。降水量によって、土壌の乾燥状態、積雪や植物の有無といった地面の状態が変化するためである。
なお、砂塵嵐のことを中国語で沙塵暴(簡体字: 沙尘暴、拼音: shāchénbào シャーチェンパオ)といい、中国の市民の間では「黄砂」という言葉はほとんど使われず、「沙塵暴」をよく用いる。
韓国農村振興庁が黄砂を採取して行った検査では、地域差があるものの、細菌の濃度が通常の大気の7 - 22倍、カビの濃度が15 - 26倍と高かった。黄砂が飛来するときに細菌やカビを吸着し、それが繁殖しやすい気温や湿度となるためではないかとされており、人間や家畜・作物への影響が懸念されている。また、韓国の研究チームが2003年、黄砂の飛来する前後に行った疫学調査では、尿の成分測定で多環芳香族炭化水素(PAH)に属する発ガン性物質が平均で25%増加した。
黄砂のあとに麦の病害である黒さび病が増加することは日本で知られていたが、研究により同じく麦の病害である黄さび病の胞子も毎年黄砂とともに日本に飛来することが分かっている。
また、採取した黄砂を培養液に入れるとカビ類、グラム陽性菌、酵母菌類などが検出されたとの研究報告がある。
大気中を進むうちに、日光に含まれる紫外線によって細菌の一部は死滅すると考えられているが、化学物質が分解されて有害なものになることも懸念されている。
視程、空の色などの目視観測と、視程、湿度や精密計器による機械観測が併用されている。研究や大気環境の監視(大気汚染の観測など)を目的とする精密な観測においては、目的に応じてさまざまな計測機器が使用されている。
LIDAR(レーザーレーダー) - 各高度の黄砂の濃度を観測できる。常時無人観測が可能だが、雲がある場合や濃度が高い場合は観測できないことがある。
日射計、放射計 - 黄砂などの光学的な性質、粒子の大きさを観測できる。
比濁計(ネフェロメーター)、吸光計 - 黄砂などの光学的な性質を観測できる。
パーティクルカウンター、質量濃度計 - 黄砂などの質量、濃度、粒子の大きさを観測できる。
飛行時間質量分析計 - 黄砂などの化学的な性質を観測できる。
視程距離計 - 目視と異なり、定量的に視程を観測できる。
以上は地上に設置する機器である。飛行機、ヘリコプター、気球、船舶を利用した観測、2,000メートル以上の高地(自由大気と呼ばれる大気の層で地面との摩擦がないため、大気が他とは異なった流れになっている)での観測もある。黄砂粒子のサンプルを採取した分析なども行われている。このほか、広域的な観測ができる人工衛星のデータも利用されている。