第1章 沙漠地理
今天發現沙漠的地方
沙漠如何形成
濕度
過去的氣候變化
亞熱帶沙漠
大陸內部的沙漠
西海岸沙漠
極地沙漠
第2章 沙漠地質
大洲如何移動
大陸漂移和板塊構造
山脈如何起伏和磨損
沙漠土壤
土壤如何分類
什麼是沙子？
沙海和沙丘
沙丘的類型
沙漠路面和沙漠清漆
桌山，小山和其他沙漠地貌
下雨時會發生什麼
井和綠洲
第3章 沙漠氣候
為什麼整個亞熱帶地區都有沙漠帶
大氣流通
絕熱冷卻和加熱
海洋旋渦和邊界流
季風
失效率和穩定性
空氣質量，前沿和噴射流
為什麼炎熱的沙漠晚上很冷
比熱容
為什麼產生冰蓋的氣候如此乾燥
為什麼南極洲比北極更冷
為什麼沙漠是多風的地方
沙塵暴和沙塵暴
塵土飛旋
角動量守恆
第4章 沙漠生態
光合作用，呼吸作用和荒漠植物
C3，C4和CAM工廠
植物為何需要水
亞熱帶沙漠的典型植物
寒冷沙漠的典型植物
炎熱沙漠的典型動物
熱量如何消滅動物如何保持涼爽
駱駝：“ 沙漠之船”
冷凍如何殺死動物以及如何保暖
陶醉和冬眠期間會發生什麼
蝎子，蜘蛛和昆蟲
蝗蟲
蝗災
蛇和蜥蜴
響尾蛇
沙漠哺乳動物
並行進化與融合進化
北極動物
南極動物
第5章 沙漠文明
沙漠種莊稼的時候
沙漠文明
中東：西方文明的發源地
埃及人
撒哈拉沙漠和阿拉伯沙漠的人民
亞洲沙漠人民
大篷車和絲綢之路
美洲沙漠人民
北極人民
第6章 沙漠探索
張騫通西域
遠北的探險者
發現南極洲
非洲和亞洲沙漠中的探險家
阿拉伯的勞倫斯
敦煌千佛洞
第七章 沙漠產業
石油和現代沙漠經濟
太陽能
礦產，金屬和紡織品
太陽能煙囪
沙漠旅遊業
第8章 威脅消除
耗盡地下的水
漬水和鹽漬化
氣候變化可能對沙漠意味著什麼
自然氣候週期
米蘭科維奇循環
過度放牧和荒漠化
第九章 管理沙漠
制止沙漠蔓延
游牧生活方式的終結
人造雨
雲播種的發現
建造水壩與高壩
分水引流灌溉
人造綠洲
改善灌溉
坎兒井引水
海水淡化
冰山澆灌沙漠作物？
旱作農業
走廊耕作
乾旱氣候的新作物
基因改造
來自極地寒漠的食物
水資源衝突
結論 -沙漠的未來？
前言
地球是一顆非凡的行星。在我們的太陽系中，沒有其他地方的生命能夠以如此多樣的形式生存。就我們目前所知，我們的星球是獨一無二的。我們被孤立在貧瘠的太空中，在地球上，我們被一系列非同尋常的生物包圍著，從棲息在土壤中的細菌到穿越海洋的大鯨魚，從太平洋森林的巨大紅杉到城市人行道上生長的苔蘚。在一個荒涼的宇宙中，地球上充滿了各種各樣令人迷惑的生命。
地球上最令人興奮的事情之一是地球表面豐富的動植物群落。赤道地區炎熱潮濕的氣候支援著茂密的雨林，有著高大的樹冠，被大量的動物佔據，其中一些動物可能永遠不會接觸地面。另一方面，極地地區寒冷、荒涼的環境維持著種類少得多的動植物，但那些在這種惡劣條件下存活下來的植物和動物對其試驗環境有著顯著的適應能力。這兩種極端的氣候條件特別適合於這兩種極端的氣候條件。科學家稱這些群落為生物群落。
世界上不同的生物群落有許多共同之處。每種植物都有一種植物成分，負責收集太陽的能量，並將其提供給社區的其他成員。每種動物都有大型和小型的放牧動物，它們利用植物體內的能量儲存。然後是捕食者，從以更小昆蟲為食的小蜘蛛，到老虎、鷹和北極熊，它們以捕食大型動物為生。所有這些生物形成了一個複雜的相互作用網路，而在這個系統的基礎上，土壤中的微生物隨時準備消耗剩餘的能量豐富的植物凋落物或死動物的肉。因此，生物群落是一個完整的單元，每個物種都在其中扮演著特殊的角色。
這套書旨在概述地球上每一個主要生物群落的主要特徵。覆蓋的生物群落包括極地和高山的苔原棲息地、較溫暖土地上的針葉林(北方森林)和溫帶森林、草原和熱帶稀樹草原、世界上最乾旱地區的沙漠和赤道地區的熱帶森林。世界上的濕地，連同河流和湖泊棲息地，並不整齊地分佈在地球表面的氣候帶上，而是分散在陸地上。海洋是所有規則的例外。它們規模龐大，形成了一個相互連接的水體，在全球洋流的作用下向下延伸到未勘探的深度。
自上一次冰河時代以來，人類在過去的1萬年裡對地球環境產生了巨大的影響。沒有一個生物群落不受人類物種的影響。事實上，我們以農業和城市土地的形式創造了我們自己的生物群落，在那裡人們居住的密度最大。地球上的農場和城市都有自己獨特的氣候和自然歷史，可以看作是人類創造的一種人工生物群落，在這一集合中它們被視為一個獨立的生物群落。
研究地球上的生物群落有什麼實際價值嗎？也許理解生物群落功能的最令人信服的原因是使我們能夠保護它們豐富的生物資源。世界生產力是人類糧食供應的基礎。世界生物多樣性擁有大量未知的寶藏，藥物和藥物的來源，將有助於提高生活品質。最重要的是，世界上的生物群落是奇跡、興奮、娛樂和靈感的源源不斷的源泉，它們不僅滋養著我們的身體，也滋養著我們的思想和精神。這些書的目的是提供有關生物群落的資訊，我們需要瞭解它們的功能，利用它們的資源，最重要的是，享受它們的多樣性。
引言：什麼是沙漠？
像山一樣高的沙丘延伸到遠處，一望無際。在他們的頭頂上，晴朗的天空是淡藍色的，太陽小而熾熱。一陣風吹來的沙粒刺痛了臉，但熱風卻無法從灼熱的陽光中解脫出來。在這個貧瘠的地方沒有任何東西可以生存。沒有水。這是沙漠。
至少，這是一種沙漠，是他們在電影中表現的那種，描述中包含了一個重要的錯誤。沙漠通常看起來空無一人，事實上，但這並不意味著它們是無人居住的。在一天的正午，當太陽高掛在天空中時，動物們在避暑。你可能會在黃昏和黎明時看到它們的蹤跡。那是他們尋找食物的時候。然而，即使是在炎熱的天氣裡，也有陷阱等待著任何不小心的昆蟲或小型哺乳動物到國外去冒險。蜘蛛、蠍子、蛇和其他獵人隱藏著，靜靜地，沉默著，隱身著，但隨時準備跳躍或向射程內的任何受害者發起致命的攻擊。
也有植物。植物不能在沙丘上生長，因為表面太不穩定，它們的根無法固定住，但在堅硬的地面上稀疏地散佈著一些灌木。更多的植物躺在地下，作為種子等待偶爾的雨水，雨水會為它們提供足夠的水分，使它們發芽、生長、開花，並產生種子，所有這些都是在土地再次乾燥之前的短暫間隔。
甚至有人住在不遠處。它們成群結隊地從這裡經過。有些人騎卡車，或偶爾騎駱駝，運送貨物到某個遙遠城鎮的集市上出售。其他人則在羊群、山羊、牛或駱駝的旁邊行走。他們的動物已經耗盡了一個地區的牧場，他們正在前往另一個地區的路上。沙漠並不像看上去那麼荒涼。
沙質沙漠當然存在，但大多數沙漠並不是浩瀚的沙海。它們是岩石，堅硬的表面覆蓋著石頭和礫石，裸露的岩石露出地面。沙漠是多風的地方，幾千年來，風吹走了所有的灰塵和沙子，露出了下面的岩石，留下了太重的石頭，風吹不起來。在一些沙漠裡，有被風吹成奇形怪狀的岩石。當然，沙子一定要去某個地方。它堆積起來形成了沙丘，但沙丘在不斷地移動，因為剩下的較少的風不斷地重新排列著地貌。
也不是所有的沙漠都是熱的。即使是那些白天很熱的，晚上也常常很冷，但有些沙漠大部分時間都很冷。它們包括大片乾燥、風吹的平原，點綴著一片片粗糙的草和堅硬多刺的灌木。這種類型的沙漠分佈在離海洋幾千英里的大陸中心。海岸邊也有沙漠，霧很常見，但雨卻很少。
海岸沙漠離水不遠，但海洋也可能在一百萬英里之外，因為它的水幾乎不會落到陸地上。其他沙漠甚至更接近沒有植物根系能吸收的水。
南極洲和格陵蘭島的大部分地區被冰覆蓋，南極洲的平均厚度為2.1公里，格陵蘭島的平均厚度為3公里。這是一個巨大的水，但它是沒有用的植物，因為它是凍結的。極地的冰原在數百萬年裡緩慢地積累起來，它們是從降雪中慢慢積累起來的，但並沒有融化。每年只有極少量的降雪，但它足以取代滑入海洋、隨著冰山漂移、融化和消失的冰。南極洲和格陵蘭是沙漠。
它們都很不一樣：廣闊的、起泡的沙海、岩石沙漠、寒冷的大陸平原、沿海沙漠和極地冰蓋。然而，儘管它們不同，但它們有一個共同的特點。它們的氣候都很乾燥。
造成沙漠的是乾燥的氣候，而不是溫度。沙漠可以是熱的，也可以是冷的，但不能是濕的。它們都是乾旱的荒原。乾旱不僅僅是由於平均降雨量低造成的。溫度也起作用。重要的不是天上掉下來的水的多少，而是能在地下紮根的水量。
一旦雨滴從產生它們的雲層底部落下，它們就會進入相對乾燥的空氣中並開始蒸發。有些水甚至在到達地面之前就蒸發了。這在世界各地都很普遍。當水到達地面時，蒸發會繼續進行，因此只有一部分雨水滲入地下，到達植物根系可以到達的地方。
雪在乾燥的空氣中蒸發而不先融化。這被稱為昇華，它可以清除掉掉掉的雪和地上的雪。如果雪融化後，水就會在空氣乾燥時蒸發。空氣所能容納的水蒸氣量隨著溫度的升高而增加，因此水蒸發成熱空氣的速度比進入冷空氣的速度快。當水蒸發時，靠近水面的空氣層變得非常潮濕。風把潮濕的空氣吹走，取而代之的是更乾燥的空氣，更多的水可以蒸發。當我們把衣服掛在室外晾乾時，風就是這樣發揮乾燥作用的。
溫暖的溫度和風加速了蒸發。這意味著蒸發率因地而異。在植物從中獲益之前，蒸發會先除去水分。當一年中到達地面的水量不足以代替同期蒸發的水量時，就會形成沙漠，使地面大部分時間保持乾燥。植物從偶爾的大雨中受益，但是水分很快就蒸發了，儘管在開花的植物中有短暫的地毯，沙漠仍然是沙漠。
今天發現沙漠的地方
安裝在軌道衛星上的照相機以頻繁的間隔拍攝地球的每一個部分，並將圖片廣播給地面接收站。許多照片是在紅外線波段拍攝的。我們的眼睛不能探測到紅外光，但植物反射強烈，使它們在照片中呈現紅色。科學家們利用這些假彩色衛星照片來測量地球上覆蓋著植被的區域，以及那些不是沙漠和幾乎是沙漠的半乾旱地區。
結果令人吃驚。他們顯示，像撒哈拉沙漠、阿拉伯沙漠和戈壁沙漠這樣的沙漠覆蓋了地球陸地表面的大約五分之一。加上極地寒漠，總數接近30%。除了這些極度乾燥的沙漠外，還有一些地區在大多數年份支援少量植被和降雨。它們不完全是沙漠，但一年中大部分時間都是乾旱的。這些地區佔據了地球陸地表面的28%。當所有這些沙漠和類似沙漠的地區加在一起，總面積約占地球陸地面積的58%，約8600萬平方公里。
正如附插地圖所示，每個大陸都有沙漠。莫哈韋和索諾蘭是北美主要的沙漠。猶他州大鹽湖以西還有一大片半沙漠，以北緯40°為中心。加州的莫哈韋沙漠大約位於北緯34°和北緯37°之間，內華達山脈東南部。索諾蘭沙漠，也被稱為尤馬沙漠，北部稱為科羅拉多沙漠，是北美最大的沙漠，部分位於亞利桑那州和加州，部分位於墨西哥索諾拉省。
在南美洲，阿塔卡馬沙漠與智利海岸平行，緯度在5°S到30°S之間，是世界上最乾燥的沙漠。巴塔哥尼亞沙漠覆蓋了整個阿根廷，在安第斯山脈以東，科羅拉多河以南，緯度39°S。
撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠。它覆蓋了北緯15°以北的非洲大部分地區。沙漠狀況繼續向東穿過埃塞俄比亞和蘇丹，穿過紅海，阿拉伯沙漠覆蓋了整個阿拉伯半島，敘利亞沙漠覆蓋了中東大部分地區。在赤道以南，卡拉哈裡沙漠從北回歸線一直延伸到南緯27度。在它的西部，卡拉哈裡沙漠與納米布沙漠融為一體，幾乎和納米比亞沿海的阿塔卡馬沙漠一樣乾燥。
中亞有幾個沙漠。最大最著名的是以北緯40°為中心的戈壁。其西面是塔克拉瑪干沙漠，主要由流動沙丘組成。這些沙漠位於喜馬拉雅山的北部。在印度的南部，有塔爾沙漠，或稱大印度沙漠。
沙漠覆蓋了澳洲內陸西部的大部分地區。北回歸線穿過澳洲沙漠的中心。澳洲沒有一個沙漠，只有五個。地圖顯示了他們的位置。維多利亞大沙漠是最大的，橫跨西澳洲和南澳洲的大部分地區。在它的南部，納拉伯平原也是沙漠，而吉布森沙漠在它的北部。辛普森沙漠在更遠的東面，位於艾爾湖(Lake Eyre)的北面，這是一個大鹽湖，位於澳洲最低點海平面以下18米處。
過去的氣候變化
利比亞是一個幅員遼闊的國家。像班加西和的黎波里這樣的沿海城市在冬季會有少量降雨，但該國內地位於撒哈拉沙漠內部，幾乎從不下雨。然而，氣候並不總是那麼乾燥。在利比亞東南部和查德交界處的提貝斯蒂山脈，有一些洞穴中有7000至8000年前的壁畫。藝術家們是獵人，他們的畫描繪了他們追逐的大象、河馬、羚羊、鹿、長頸鹿、水牛和鱷魚。有些圖片描繪了人們乘坐獨木舟旅行的情景。其中含意是，很久很久從前不是沙漠。
大象在北非生存了很久。漢尼拔(西元前247-183年或西元前182年)，迦太基將軍誰與羅馬人作戰，在他的一次戰役中使用了大約38頭大象，在西元前218年，他們越過阿爾卑斯山從北部入侵義大利，但很少有大象倖存下來。在漢尼拔時代，大象仍然生活在迦太基(現代阿爾及利亞)的森林和草原上，與南部的主要大象種群隔離開來。
查德湖位於撒哈拉南部。下面的地圖顯示了它的位置。降雨後，湖面面積約25900平方公里。但是沒有地方比6米深，而且在兩次降雨之間，它的面積縮小，有時只有10360平方公里。然而，大約5000年前，查德湖是一個內海，深度超過45米。那片古老海洋的海岸仍然可以辨認出來，沙漠裡的沙子裡仍然有遊動的魚的骨頭。很明顯，那時的氣候更加濕潤。
氣候的變化使得沙漠的出現和消失，撒哈拉沙漠並不是唯一受到影響的沙漠。影響大面積地區的長時間溫暖潮濕的天氣被稱為氣候適宜期。提貝斯蒂山脈的獵人生活在可能是自最近冰期結束以來最溫暖和最長的氣候適宜期。它持續了大約1萬到4千年前，其影響遍及全世界。6000年到4400年前，這場暴雨足以在中東的幾個古城引發洪水，包括現代伊拉克的烏爾和尼尼微。澳洲的氣候比今天濕潤得多，大約4000年前，農民們在印度和巴基斯坦邊界的塔爾沙漠種植瓜類、棗子、小麥和大麥，那裡的年降雨量為400-800mm。今天，塔爾沙漠每年接收127–254mm。
大約4500年到3700年前，當這個最佳時期接近尾聲時，一個文明在現在的塔爾沙漠以西，在印度河流域，以莫亨喬·達羅和哈拉帕為中心，繁榮起來。當時的年降雨量為400-760mm。今天大約是89mm。
在羅馬時代還有另一個氣候最佳時期，當時北非被稱為“羅馬的糧倉”，在現在的沙漠中，從空中仍然可以看到田地的輪廓。除八月外，埃及亞歷山大每年每個月都會下雨。今天，亞歷山大從4月底到10月初沒有降雨，年平均降雨量只有178mm。
在中世紀，從10世紀到14世紀，還有一個溫暖的時期。那時候，墨西哥北部最大的美洲土著城市建成並繁榮起來。在密蘇里州聖路易斯以東的卡霍基亞山州立公園可以看到它的遺骸。
氣候在不斷變化。隨著沙漠的變化，沙漠進退兩難，作為回應，文明的崛起、繁榮和衰落。
濕度
空氣所能容納的水蒸氣量隨溫度而變化。熱空氣比冷空氣能容納更多。空氣中的水汽量稱為空氣濕度。這可以用幾種方法來衡量。
絕對濕度是以空氣體積單位表示的水蒸氣品質，單位為克/每立方米。然而，溫度和壓力的變化會改變空氣的體積，這會改變單位體積中的水蒸氣量，而不會實際增加或去除任何水分。絕對濕度的概念沒有考慮到這一點，因此它不是很有用，也很少使用。
混合比更有用。這是一個單位品質的乾燥空氣中的水蒸氣量的測量，所有的水蒸氣都被去除了。比濕度與混合比相似，但測量單位品質空氣中的水蒸氣量，包括濕度。兩者均以克每公斤計算。由於水蒸氣的量總是很小，很少占空氣品質的4%以上，所以比濕度和混合比幾乎是一回事。
最常見的術語是相對濕度。這是你從濕度計上讀取的測量值，不管是直接讀取還是參考表格後讀取的，這是你在天氣預報中聽到的。相對濕度(RH)是空氣中的水蒸氣量，表示為在該溫度下使空氣飽和所需量的百分比。當空氣飽和時，相對濕度為100%(通常省略“百分比”)。
沙漠是如何形成的
當氣候變暖和或變乾時，沙漠就形成了。兩者並不總是一樣的，因為如果溫度上升，更多的水將從海洋蒸發。會有更多的雲和雨。所以溫暖的氣候通常是濕潤的氣候。溫度下降會降低蒸發率。雲和雨都會少一些。在上一次冰河時期，世界上的氣候比今天要乾燥得多。
聽起來，似乎溫暖的天氣會使沙漠縮小，但事實並非如此。溫暖的天氣增加了蒸發率，但是如果蒸發率的增加超過了降雨量，那麼儘管降雨量增加了，地面也會變得更加乾燥。較高的溫度也會降低水蒸氣的凝結速度。隨著氣溫的升高，空氣能夠以水蒸氣的形式容納更多的水分，因此，儘管空氣中的水分增加，但形成的雲較少，降雨量也減少。如果氣候變冷，沙漠更容易形成，但如果平均溫度升高，沙漠也可能形成。
液態水(HO2)是由一個分子的氫原子和兩個相鄰分子的氧原子之間的氫鍵連接在一起的一組水分子。插圖顯示了氫鍵是如何連接分子的。一組摩爾庫侖移動並彼此滑動，單個分子振動。如果溫度升高，摩爾庫侖將有更多的能量。它們移動得更快更有力。隨著溫度的不斷升高，越來越多的分子吸收足夠的能量，從氫鍵中掙脫出來，並以分離的水蒸氣分子的形式逃逸到空氣中。
當這種情況發生時，水蒸氣分子也會撞擊液態水的表面並與之融合，所以水分子既離開又進入液體。如果離開液體的分子比進入液體的多，水就會蒸發，溫度越高，蒸發的速度越快，因為分子有更多的能量。
當水蒸發時，由於水分子進入空氣中，空氣壓力升高，隨著越來越多的水分子逃逸到空氣中，氣壓也隨之增加。這種增加被稱為蒸汽壓，因為它是由水蒸氣引起的總空氣壓力的比例。然而，增加蒸汽壓也意味著更多的摩爾庫侖被推回液體中。最終，當進入液體的水分子數量等於離開液體的數量時，就達到了一個點。換言之，蒸發和冷凝是平衡的。蒸汽壓達到飽和蒸汽壓，空氣和水蒸汽的混合物達到飽和。
如果空氣和水的溫度升高，蒸發率就會增加。更多的水進入空氣中，飽和蒸汽壓增加。這意味著在凝結水趕上蒸發之前，蒸汽壓必須達到一個更高的值，這就是為什麼熱空氣比冷空氣能容納更多的水蒸氣。兩者的區別令人吃驚。在海平面壓力和凍結溫度0°C的條件下，一立方公里的乾空氣可容納3.5公克的水蒸氣。在30°C時，一立方公里的乾空氣可容納26.5公克的水蒸氣，在40°C時，一立方公里的乾空氣可容納47公克的水蒸氣。相比之下，在-40°C的溫度下，一立方公里的乾空氣只能容納0.1公克的水蒸氣。
空氣中存在的水蒸氣量稱為濕度。相對濕度可以用幾種方法來測量(最常用的方法是測量相對濕度)。這是以飽和空氣所需量的百分比表示的水蒸氣量。隨著溫度的升高，飽和蒸氣壓也隨之升高，相對濕度也隨之下降。空氣中沒有添加或除去水分，但較高的飽和蒸汽壓意味著空氣實際上更乾燥。例如，如果溫度為0°C，相對濕度為57%，則將空氣加熱到30°C將使相對濕度降低到7.5%。空氣中的實際濕度保持不變，但空氣變得非常乾燥。
隨著地面乾燥，植物開始枯萎。起初，如果下大雨，它們會恢復健康，但一段時間沒有水，它們就沒有恢復的希望了。植物會枯萎死亡。它們的根慢慢腐爛，使土壤中沒有無數根纖維把土壤顆粒結合在一起。土壤失去了結構。粘土會乾裂，直到地面像混凝土一樣堅硬，有很深很窄的裂縫。粉土變成塵土，沙土變成細顆粒。塵土和穀物隨風飄揚。它們落在附近的土地上，覆蓋或掩埋植物，殺死這些植物，讓更多的土壤烘烤或粉碎成灰塵。沙漠就是這樣蔓延的。
大象在北非生存了很久。漢尼拔，迦太基大將軍誰與羅馬人作戰，在他的一次戰役中使用了大約38頭大象，在西元前218年，他們越過阿爾卑斯山從北部入侵義大利，但很少有大象倖存下來。在漢尼拔時代，大象仍然生活在迦太基(現代阿爾及利亞)的森林和草原上，與南部的主要大象種群隔離開來。
查德湖位於撒哈拉南部。地圖顯示了它的位置。降雨後，湖面面積約25900平方公里。但是沒有地方超過6米深，而且在兩次雨季降雨的乾燥期，它的面積縮小，有時只有1萬0360平方公里。然而，大約5000年前，查德湖是一個內海，水深超過45米。那片古老海洋的海岸仍然可以辨認出來，沙漠裡的沙子裡仍然有遊動的魚的骨頭。很明顯，那時的氣候更加濕潤。
氣候的變化使得沙漠的出現和消失，撒哈拉沙漠並不是唯一受到影響的沙漠。影響大面積地區的長時間溫暖潮濕的天氣被稱為氣候適宜期。提貝斯蒂山脈的獵人生活在可能是自最近冰期結束以來最溫暖和最長的氣候適宜期。它持續了大約1萬到4千年前，其影響遍及全世界。6000年到4400年前，這場暴雨足以在中東的幾個古城引發洪水，包括現代伊拉克的烏爾和尼尼微。澳洲的氣候比今天濕潤得多，大約4000年前，農民們在印度和巴基斯坦邊界的塔爾沙漠種植瓜類、棗子、小麥和大麥，那裡的年降雨量為400-800mm。今天，塔爾沙漠每年接收127–254mm的雨量。
大約4500年到3700年前，當這個最佳時期接近尾聲時，一個文明在現在的塔爾沙漠以西，在印度河流域，以莫亨喬·達羅和哈拉帕為中心。當時的年降雨量為400-760mm。今天它大約是89mm。
在羅馬時代還有另一個氣候最佳時期，當時北非被稱為“羅馬的糧倉”，在現在的沙漠中，從空中仍然可以看到田地的輪廓。除八月外，埃及亞歷山大每年每個月都會下雨。今天，亞歷山大從4月底到10月初沒有降雨，年平均降雨量只有178mm。
在中世紀，從10世紀到14世紀，還有一個溫暖的時期。那時候，墨西哥北部最大的美洲土著城市建成並繁榮起來。在密蘇里州聖路易斯以東的卡霍基亞山州立公園可以看到它的遺骸。
氣候在不斷變化。隨著沙漠的變化，沙漠進退兩難，作為回應，文明的崛起、繁榮和衰落。
亞熱帶沙漠
撒哈拉是一個阿拉伯語單詞，意思是“荒野”，它的名字來源於撒哈拉沙漠，這個荒原覆蓋了910萬平方公里，是亞熱帶最大的沙漠。如下圖所示，撒哈拉沙漠的部分地區是多山的。蒂貝斯蒂山脈中的圖西德火山是一座高達3265米的死火山。其他地方也有低窪盆地，但大部分沙漠位於海拔395-490米的高原上。沙漠按慣例分為大西洋、北部、中部、南部和東部地區。大的東撒哈拉被進一步分為利比亞沙漠和努比亞沙漠。埃及尼羅河以東的沙漠被認為是阿拉伯沙漠的一部分。撒哈拉以阿拉伯沙漠的形式繼續向東延伸，幾乎佔據了整個阿拉伯半島和敘利亞沙漠，覆蓋了中東大部分地區。
顧名思義，亞熱帶沙漠集中在北半球的北回歸線和南半球的北回歸線。由於大陸在地球表面的排列方式，南半球的土地比北半球少，因此南部亞熱帶沙漠所占的面積比北方小。
一系列山脈，在一些地方上升到海拔2745米以上，沿著阿拉伯半島的西部延伸，與紅海海岸平行。阿拉伯半島的中部，在山脈的東面，被稱為內志(“高地”)。內志以南是世界上最大的沙質沙漠，被稱為“空方”，面積約595700平方公里。內志以北的沙漠被稱為內夫得Nafud。這個名字只是“沙漠”的意思，但是Nafud也被稱為大沙漠。哈利比其他地方更難穿越。達哈拉Ad Dahna一是條寬約80公里的高沙丘，有時被稱為沙溪，從Nafud延伸到魯卜哈利沙漠Rub'al Khali，將納吉和阿拉伯東部分開。
從一個內夫得Nafud向北延伸，敘利亞沙漠覆蓋了伊拉克西部、約旦東部和敘利亞東南部。它的阿拉伯語名字是巴迪亞特灰燼，意思是“乾旱的荒地”，它是真正的沙漠和貧瘠草原的混合體。
再往東，越過阿拉伯海，塔爾沙漠，或稱大印第安人，覆蓋了印度拉賈斯坦邦的一半和巴基斯坦東部的一部分。地圖顯示了它的位置。塔爾河是一個沙質沙漠，意思是“沙質廢物”，占地約199430平方公里。
非洲南部的卡拉哈裡沙漠和澳洲的沙漠是南半球的亞熱帶沙漠。卡拉哈裡河面積約712250平方公里，澳洲沙漠約340萬平方公里。
地圖顯示了卡拉哈裡沙漠的位置，這是一個不像大多數亞熱帶沙漠那麼乾燥的沙漠。它的年降雨量從南部的10英寸(254mm)到北部的25英寸(635mm)不等，儘管沙漠東部一年的降雨量只有5英寸(127mm)。澳洲沙漠每年的降雨量不足254mm。在卡拉哈裡沙漠和澳洲沙漠，蒸發率都很高，足以保證地面大部分時間是乾燥的。
所有的亞熱帶沙漠白天都會經歷非常高的溫度，但在晚上它們可能會非常冷。例如，在撒哈拉以南的馬利廷巴克圖，夏季平均氣溫達到43攝氏度，但據知，在冬季夜晚，氣溫會降到接近冰點的水準。在阿爾及利亞的薩拉赫，天氣更熱，7月份的平均氣溫為45°C，有時會升至50°C，但在冬季，夜間的溫度有時會降到零度以下。在敘利亞的許多地方，冬天霜凍很普遍。地球上最熱的地方是利比亞的埃爾阿齊齊亞，1922年9月13日，那裡的氣溫升至57.8℃。
大陸內部的沙漠
在外蒙古的首府烏蘭巴托，即使在盛夏，氣溫也會降到零度以下。烏蘭巴托位於中亞草原草原上，但距離戈壁沙漠北部邊界不遠。東部戈壁上的礦業城鎮達蘭紮德加德(Dalandzadgad)沒有公開的天氣記錄，但位於沙漠南部邊界的嘉峪關氣候乾燥。10月至2月幾乎沒有降雨，3月至9月的平均降雨量為69-86mm。冬季涼爽，1月白天平均氣溫從-3°C到-1°C；夜間溫度約為-16至-14°C。夏天很暖和，但不太熱。七月是嘉峪關最溫暖的月份，白天氣溫為28-30°C。呼和浩特是內蒙古首府，靠近戈壁東部邊界的城鎮，1月平均氣溫為-12.7℃，7月平均氣溫為22.6℃。戈壁位於高原上，東部海拔914米，西部海拔1524米，四周群山環繞。它的表面大部分是裸露的岩石和礫石，但有些地方有沙丘。
大戈壁總面積約為130萬平方公里。部分位於外蒙古南部，部分位於中國內蒙古。上面的地圖顯示了它的位置。儘管戈壁中心每年只有25-50mm的降雨量，但總面積的四分之三支撐著草地、荊棘叢和其他灌木。呼和浩特一年的降雨量接近406mm (有些會像雪一樣飄落)。
戈壁是沙漠和半沙漠，因為它遠離海洋。這是一種在熱帶以外的大洲的深處發現的沙漠。
戈壁以西有另一個更乾燥的沙漠，塔克拉瑪干沙漠，覆蓋了中國新疆維吾爾自治區毗鄰塔里木河的低窪地區塔里木盆地的大部分地區。地圖顯示了它的位置。這是一個有著巨大沙丘的沙漠，有些沙丘高達90米，面積約為27萬2000平方公里。
塔克拉瑪干(塔里木)沙漠氣候非常乾燥。沙漠西部每年平均降雨量為38mm，而東部地區的平均降雨量只有10mm。沙塵暴很常見，經常持續幾天。它也很酷。儘管溫度有時會上升到38°C，但7月份的平均溫度為25°C。冬季平均氣溫為-10°C，有時會降至-20°C。塔克拉瑪干的邊緣有一些植被，但在這個不適宜居住的內陸地區什麼也沒有。
南美沙漠
巴塔哥尼亞是南半球戈壁和塔克拉瑪干的對應物。位於南緯39°的安第斯山脈以東和科羅拉多河以南的阿根廷全境，位於大陸內部，總面積約為77萬7千平方公里。
儘管巴塔哥尼亞的氣候比戈壁和塔克拉瑪干更濕潤，但在巴塔哥尼亞，沒有一個地方的年降雨量高達254mm，而在中部地區，年降雨量也不會超過127mm。巴塔哥尼亞中部的平均溫度範圍為7月的7°C到1月的26°C，但眾所周知，夏季的平均溫度上升至37°C，冬季則降至-16°C。
巴塔哥尼亞是乾燥的，因為從西方來的天氣系統在穿越安第斯山脈時會失去水分。沙漠位於群山的雨影之中。北美的莫哈韋沙漠也是以同樣的方式生產的。在內華達山脈南部和東部，它的面積為38850平方公里。年平均降雨量不足127mm，但山區有林地，沙漠部分地區有牲畜放牧。夏季氣溫通常上升到38°C以上。冬季白天的平均溫度約為13°C，但到了晚上，溫度降到了遠低於冰點的水準。
南美西海岸沙漠
巴塔哥尼亞是不尋常的躺在東邊的地方。它的氣候是乾燥的，因為天氣系統從西方接近它。來自海洋的溫和潮濕的空氣上升越過安第斯山脈，在山脈西側失去水分。當空氣到達巴塔哥尼亞時，它只能輸送少量的雨水。
亞熱帶的沙漠更多地形成於大陸的西側。這是因為那裡盛行的風吹向赤道，帶來了涼爽、稠密的空氣，這些空氣仍然靠近海洋表面，阻止潮濕空氣上升並形成雲。白天，陸地迅速變暖，但海水保持涼爽。溫暖的空氣在陸地上升起，而較冷的空氣則從海洋吹入來代替它。這是海風，在亞熱帶許多地區的大多數下午都會吹來海風，但接近的空氣必須穿過與大陸西部海岸平行流動的冷洋流。與冷水接觸會降低其溫度，因此空氣傾向於下沉而不是上升。這些氣候條件產生了西海岸沙漠。
上圖所示的北美沙漠就是這樣形成的，空氣穿過了涼爽的加利福尼亞洋流。科羅拉多沙漠是索諾蘭沙漠的一部分，也稱為尤馬沙漠和德塞爾托聖壇。索諾蘭沙漠面積達31萬0800平方公里。大部分地區地勢低窪。索爾頓海是科羅拉多沙漠中的一個鹹水湖，其河床低於海平面72米，但索諾蘭沙漠的平均海拔是305米。一些地方的年降雨量在102mm到254mm以上。夏天很熱，平均溫度為32°C，最高可達52°C。冬日溫和，夜晚涼爽。
阿塔卡馬沙漠是西海岸最乾燥的沙漠，與智利海岸平行延伸約965公里，面積約36.3萬平方公里。上面的地圖顯示了它的位置。當與秘魯洋流接觸降低溫度時，來自海洋的空氣會失去一部分水分，而當它穿過沿海山脈時，它會失去剩餘的水分。阿塔卡瑪河的大部分位於山后的窪地裡。沿海岸線，年平均降水量約為10mm，儘管它是以霧而不是雨的形式出現的。在北部的伊奎克，在21年的時間裡，平均每年降雨量為 1.5mm，其中4年沒有降雨。阿里卡在19年中每年接受的治療少於0.75mm。儘管如此乾燥，但空氣非常潮濕。
位於撒哈拉沙漠西側的大西洋沙漠是一個與冷洋流相關的西海岸沙漠，在南部非洲還有另一個與本格拉洋流有關的西海岸沙漠。這是納米布沙漠，與卡拉哈裡以山丘隔開，但在南部兩個沙漠交匯處除外，面積約為5萬平方公里。
沃爾維斯灣位於西南非海岸內側，大約1500公里長的納米布沙漠和大約80公里南回歸線北部，每年平均降雨量為20mm。整個沙漠的平均每年大約51mm。低雲通常在夜間從海上飄來，帶來霧或細雨，早晨很快就會放晴。納米布是一個非常乾燥的沙漠，但不是一個特別溫暖的沙漠，儘管它的緯度。沃爾維斯灣全年平均氣溫為19-24°C。納米布沙漠北部的地表覆蓋著礫石，但在南部，有著世界上最高沙丘的沙海。有些高達305米。
極地沙漠
隨著氣溫的下降，越來越多的水蒸氣凝結起來。最終，空氣變得如此寒冷，幾乎不含水蒸氣，以至於被“擠幹”。格陵蘭島(Kalaallit Nunaat)和南極洲是地球上最冷的地方。因為它們太冷了，它們也是最乾燥的。它們是極地沙漠。
一組德國科學家在1930-31年的冬天在格陵蘭冰蓋上研究天氣狀況。他們是有史以來第一批在冰上越冬的人，他們記錄到2月份的平均氣溫為-47.2°C。7月份，氣溫從未超過-3°C。此後，科學考察隊多次考察冰蓋，並確認了這些溫度。
格陵蘭島中部覆蓋著平均厚約1525米的冰，最深處的冰厚超過2440米。冰是凍結的水，但這種豐富的水是誤導。即使是沙漠，氣候也極其乾燥。每年大約有76mm的降雪量。由於冰晶之間有氣穴，雪比液態水佔據更多的空間，融化後，這一數量的雪相當於大約7.6mm的雨水。溫度永遠不會超過冰點，所以雪永遠不會融化。有些被昇華蒸發直接蒸發到乾燥的空氣中而丟失，但大部分仍留在它所在的地方。它的重量將下層壓縮成冰，冰層慢慢變厚。目前，它正以每年203mm的速度增長。“格陵蘭沙漠”的冰原面積為183萬3900平方公里。這幾乎相當於美國德州、新墨西哥州、亞利桑那州、加州和密西西比州的總和。
南極洲冰沙漠要大得多。總面積約1240萬平方公里，占北美面積的一半以上。南極半島和沿海地區每年的降雨量約為200mm。海岸上的麥克默多站每年平均接受相當於200mm降雨量的雪量。麥克默多有一個沙漠氣候，但它是一個沙漠氣候，經常有暴風雪從表面吹起來，猛烈的大風。然而，如上圖所示，非洲大陸大部分地區的年降雨量不到200mm，大部分地區的降雨量不足50mm。在南極，平均每年只有25mm。
南極洲氣候乾燥的原因和格陵蘭島一樣：溫度低。然而，南極洲比格陵蘭島冷得多，因此它的空氣更加乾燥。雖然夏季海岸附近的溫度在短時間內達到0攝氏度，但它從來沒有像內陸那樣溫暖。南半球的12月仲夏是南極阿蒙森-斯科特站最溫暖的月份，那時平均氣溫上升到-27.5℃，冬天要冷得多。最冷的8月，平均氣溫-60.0℃，全年平均氣溫-49.3℃。
