冬春季上风向表土与呼和浩特沙尘暴降尘的关系分析

通过对呼和浩特市冬春季上风向的蒙古国及阴山北麓表土取样后与呼和浩特市沙尘暴降尘和非尘暴降尘进行对比分析,用原子吸收分光光度计测定了K2O、CaO、Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3、Mn、Cu、Pb、As、Ti等化学成分,发现除非尘暴降尘样的氧化物常规成分为81%外,其它三种样品的氧化物常规成分均在83%-84%之间,总量相差不大,但具体成分差别较明显。通过富集系数法、判别函数法和硅铝率等计算分析了蒙古国与阴山北麓表土与呼和浩特沙尘暴降尘的关系。得出呼和浩特市沙尘暴降尘的化学成分更接近于阴山北麓表土,且沉积元素主要来自自然源,阴山北麓表土为呼和浩特市沙尘暴的重要尘源,蒙古国的半固定沙丘对呼和浩特市沙尘暴尘源贡献不明显。     

塔克拉玛干沙漠地区土壤元素背景值研究

本文通过对塔克拉玛干沙漠地区几种主要土壤类型中２４种化学元素含量的分析测定，搞清了土壤中各种元素的玛干沙漠地区土元素背景值的空白，同时探讨了影响土地区土壤元素背景的各种因素。     

降尘空间分布与沙尘天气日数关系研究

降尘是沙尘暴、浮尘、扬沙等沙尘天气过程的反映,文中以甘肃省10个监测点15年(1986-2000年)降尘监测数据及沙尘天气日数数据,讨论降尘空间分布与沙尘天气日数之间的相关性,建立降尘与沙尘事件之间的回归方程。结果表明:在沙尘暴区和非沙尘暴区,降尘与沙尘天气的回归方程不同,前者沙尘暴系数(1.32)小于后者沙尘暴与扬沙和的系数(1.66),可以判断后者较之前者降尘量受沙尘暴和扬沙日数影响更大,可以突现出后者沙尘天气主要以浮尘为常态形式出现。前者浮尘系数远大于扬沙系数(3.72>0.21),表明前者降尘量受浮尘影响大于扬沙。前者常数项(291.6)明显大于后者(235.2),这代表两地区降尘量的背景值的不同。回归方程很好地解释了不同地区降尘与沙尘天气日数之间的关系。将降尘与沙尘天气日数的回归方程应用到研究区,求得研究区各气象站点降尘数据,结合GIS空间插值,绘制出该研究区降尘空间分布图。     

兰州市尘暴过程中降尘粒度特征探析

通过对兰州市两次强度上有较大差异的尘暴样的采集、粒度分析及其与自然降尘样的对比研究,揭示出兰州市尘暴降尘粒度特性的一些细微特征。不论是自然降尘样还是尘暴样,皆以4～63μm的粉砂为主,说明粉砂粒级的颗粒是兰州地区自然降尘与沙尘暴所携带的主要组分;虽然含量甚微,但是尘暴样中存在近源低空气流所搬运的粒径(181.97～724.44μm)较大的粗颗粒物质。在粒径-体积百分含量曲线上,尘暴样基本上为三峰分布模式,区别于自然降尘样的双峰模式。同时,尘暴样具有向粗、细颗粒区间(尤其是细颗粒区间)延伸并富集的特点,尘暴强度越大,其延伸富集的程度也越明显,而且,随着尘暴强度的增大,其主峰的众数粒径呈减小趋势。     

黄土高原不同林龄土壤质地和矿质元素差异研究

对黄土高原不同林龄和不同树种条件下土壤的机械组成和矿质元素含量进行了分析研究,结果表明:①成林土壤砂粒、粉粒含量低于中幼林土壤,粘粒含量高于中幼林土壤,且呈显著性差异;②成林土壤Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO2、K2O含量相对于中幼林土壤有不同程度的增加,除MnO2外,差异均为极显著;成林土壤中Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO2在土壤中下层有不同程度的富集,SiO2、CaO含量降低;③矿质元素含量与土壤质地密切相关。     

塔吉克斯坦不同土壤/沉积物元素组成与分布特征

塔吉克斯坦是与我国东部接壤的内陆高山国家,其化学元素背景和资源环境问题对我国同气候类型区域的研究具有重要意义。2011年9-10月采集了中亚干旱－半干旱地区塔吉克斯坦不同区域的表层土壤和沉积物,通过对不同土壤/沉积物元素组成与分布特征,探讨了其形成原因和影响因素。结果表明：不同土壤/沉积物的元素含量为：Ca > Al > Fe > Mg > Na > Ti > P > Mn > Sr > Zn > V > Cr > Ni > Cu > Pb > Co > Cd。主成分分析表明,塔吉克斯坦不同土壤和沉积物的元素分布受自然和人类活动的双重影响,总体所占比例约为60.0%和12.6%。城区和耕地土壤重金属元素(Cd、Cu、Pb、Zn)含量高于人类活动弱的基岩和山区,人口密度相对高的西部地区重金属含量高于东部地区,受工业污染物排放的影响,杜尚别地区河道泥沙中Cd含量明显高于其他区域。塔吉克斯坦地表不同类型土壤人为污染弱,但局部区域不同程度地受到人类活动引起的重金属污染影响,其中,Cu污染相对较重,Pb、Zn较轻,而Cd主要与工业点源污染有关。     

乌兰布和沙漠东北部大气降尘特征及影响因素分析

采用野外定位实测法,对乌兰布和沙漠东北部5种不同下垫面(绿洲防护林带、农田、固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘)的大气降尘进行了研究。结果表明:(1)研究区大气降尘具有明显的时空分异规律,不同月份的降尘量之间有着极显著差异(P0.0001),4月份的降尘量达年内最大值,3-6月的降尘量之和占全年总量的46.3%;不同下垫面的年降尘量之间存在极显著差异(P0.0001),从大到小为:流动沙丘半固定沙丘固定沙丘林带农田;不同高度的降尘量也存在极显著差异(P0.0001),0.5m的降尘量大于1.5m的。(2)扬沙和沙尘暴发生的总天数与降尘量之间存在极显著线性相关关系(P0.01),因此认为大风(≥6m/s)持续时间与扬沙和沙尘暴发生总天数是影响降尘的一个主要因子;降雨对降尘具有一定的抑制作用;下垫面状况是决定起尘强度的一个关键因子,其对降尘的影响主要是通过地表植被的防风固沙作用实现的。     

兰州市街道尘埃的元素空间变化特征研究

用X射线荧光法分析了兰州市街道尘埃样品元素的含量,并利用富集因子分析方法对实验数据进行统计分析,以对比元素浓度的空间变化特征。结果表明:兰州街道尘埃中元素A l,Na,Ba,Si,Ca,Sn,Th,W,La,U,Zr,Zn,Mn,Ce,Hf,Pb,Mo,Cs,C l的富集因子介于1-10之间,人为污染占相当的比例;As,S,B i的富集因子大于10,主要源于人类活动导致的各种污染因素;标识性元素的空间特征分析表明,兰州市燃煤污染较严重的区域为西固区和兰州市第二热电厂附近;沙井驿附近和城关区汽车尾气污染严重;B i和Cs可能来源于工业污染。     

我国沙尘暴变化及降尘特征研究

千年尺度上我国沙尘暴发生和发展具有明显的时空规律。我国的沙尘暴通常发生在寒冷时期,特别是三月到五月之间。主要沙尘暴事件与厄尔尼诺发生时间之间的相关性明显。在1995年-1998年间,沿喀什-塔克拉玛干沙漠-兰州-宁夏-西安-内蒙古一线采集降尘的资料,并对降尘的物理、化学和矿物特征做了研究。结果证明多数降尘物的结构序列是从细粘土到具有中级粒度的粘壤土,粒径一般在5微米到63微米之间;浮尘与中国中部黄土和西部、北部的细沙土相似。尘粒沉积化学特征以二氧化硅、氧化铝和较高含量的氧化钾为主。其中二氧化硅、氧化铝、氧化钾和二氧化硅的摩尔比分别是从5.17、8.43、0.009和0.036。在晴朗的天空,空气物质浓度是三峰光谱图,而在沙尘暴天气,主要矿物质是石英、长石、亚氯酸盐、伊利石、方解石、和白云石,物质浓度显示单峰光谱图。目前,大气尘粒的物理、化学与矿物特征与中国西部和北部沉积的黄土和类黄土状的土壤特征相似。中国北方的风成沉积和部分地区具有细密纹理的土沉积主要是由中国的干旱半干旱和蒙古地区的盛行风带来的。     

西安市大气降尘重金属污染特征与生态风险

在西安市13处国家环境空气质量控制点采集大气降尘,用ICP-MS法测试降尘重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Cd、As及参比元素Al的质量浓度,研究降尘重金属污染水平及富集程度,并用潜在生态风险指数法评价其生态风险。结果表明:西安市大气降尘Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Cd、As浓度均值分别为310.29mg/kg、721.20mg/kg、125.31mg/kg、195.52mg/kg、71.52mg/kg、4.18mg/kg和92.85mg/kg,市域范围各重金属浓度差异显著,除Cu外,重金属污染居于国内较高水平;Cd严重富集,其主要来自交通及工业等人为源,As、Pb、Zn富集程度中等,其受土壤扬尘等自然源及燃煤、交通、工业等人为源的复合影响,Cu、Cr、Ni富集系数较小且各点位差异不大,表明其主要来自自然源;风险评价结果表明,Cd潜在生态风险极高,As生态风险较高,Pb存在中度生态风险,Zn、Cu、Cr、Ni生态风险较低,因Cd的显著污染贡献,西安市大气降尘重金属总体潜在生态风险程度高。     

Saline dust storms and their ecological impacts in arid regions

In many arid and semiarid regions,saline playas represent a significant source of unconsoli-dated sediments available for aeolian transport,and severe saline dust storms occur frequently due to human disturbance.In this study,saline dust storms are reviewed systematically from the aspects of con-cept,general characteristics,conditions of occurrence,distribution and ecological impact.Our researches showed that saline dust storms are a kind of chemical dust storm originating in dry lake beds in arid and semiarid regions;large areas of unconsolidated saline playa sediments and frequent strong winds are the basic factors to saline dust storm occurrence;there are differentiation characteristics in deposition flux and chemical composition with wind-blown distance during saline dust storm diffusion;and saline dust storm diffusion to some extent increases glacier melt and results in soil salinization in arid regions.An under-standing of saline dust storms is important to guide disaster prevention and ecological rehabilitation.     

沙尘物质的来源与防治途径

本文分析了沙尘暴形成的自然过程和危害特征,并探讨了内蒙古沙源区土壤颗粒物质的含量,指出沙尘暴的沙尘来源主要是退化草原、活化的沙地和裸露坡耕地等。同时根据风沙流运移规律及其和土壤颗粒的关系,提出了防治沙尘暴的关键技术原理,并探讨了有效控制沙尘暴的技术途径。     

Predicting of dust storm source by combining remote sensing,statistic-based predictive models and game theory in the Sistan watershed,southwestern Asia

Dust storms in arid and desert areas affect radiation budget, air quality, visibility, enzymatic activities, agricultural products and human health. Due to increased drought and land use changes in recent years, the frequency of dust storms occurrence in Iran has been increased. This study aims to identify dust source areas in the Sistan watershed (Iran-Afghanistan borders)-an important regional source for dust storms in southwestern Asia, using remote sensing (RS) and bivariate statistical models. Furthermore, this study determines the relative importance of factors controlling dust emissions using frequency ratio (FR) and weights of evidence (WOE) models and interpretability of predictive models using game theory. For this purpose, we identified 211 dust sources in the study area and generated a dust source distribution map-inventory map-by dust source potential index based on RS data. In addition, spatial maps of topographic factors affecting dust source areas including soil, lithology, slope, Normalized difference vegetation index (NDVI), geomorphology and land use were prepared. The performance of two models (WOE and FR) was evaluated using the area under curve (AUC) of the receiver operating characteristic curve. The results showed that soil, geomorphology and slope exhibited the greatest influence in the dust source areas. The 55.3% (according to FR) and 62.6% (according to WOE) of the total area were classified as high and very high potential dust sources, while both models displayed acceptable accuracy with subsurface levels of 0.704 for FR and 0.751 for WOE, although they predict different fractions of dust potential classes. Based on Shapley additive explanations (SHAP), three factors, i.e., soil, slope and NDVI have the highest impact on the model's output. Overall, combination of statistic-based predictive models (or data mining models), RS and game theory techniques can provide accurate maps of dust source areas in arid and semi-arid regions, which can be helpful for mitigation of negative effects of dust storms.     

承德地区沙尘天气的气候成因分析

基于1991-2010年承德地区9个气象站的气象数据采用统计分析和相关分析的方法,将承德地区沙尘天气(包括浮尘、扬沙和沙尘暴)的年、季特征与气候因子(包括降水量、气温、风速以及大风日数)作了详细的相关分析。结果表明:降水量增多可以在一定程度上抑制沙尘天气的发生频次。在温度偏高、降水量偏少、风速较大且大风日数较多的年份和月份,沙尘天气较多。风要素是影响沙尘天气的最为直接且最优的相关因子,风速的大小、大风日数的增减直接关系到沙尘天气频数的变化。从整体上看该地区气候因子对沙尘天气的相关性影响从强到弱依次是大风日数、风速、降水量和气温。因此沙尘天气的短期预测要抓住本地的敏感气候因子。     

“4.24”民勤特强沙尘暴过程初步分析

特强沙尘暴是干旱区一种破坏性极大的灾害性天气现象,文中分析了2010年4月24日民勤特强沙尘暴过程中地面气象要素和近地面沙尘浓度的变化,同时对大气动力、热力学参数进行了计算和分析。结果表明:在强沙尘暴过境时地面水平风风向经历了从稳定到多次调整,再到稳定,最后崩溃的演变。风向调整时,风速减弱,而调整之后,风速加大,同时伴有很强的上升气流。强沙尘暴使地表发生非常严重的风蚀起沙现象,近地面沙尘浓度迅速升高200多倍。沙尘暴天气来临前,地面空气呈干热状态处于低气压控制之下,而在沙尘暴过境时和过境后,地面空气显得相对湿冷,地面气压急剧上升,并处于高压控制之下。沙尘暴的强度与相对风暴螺旋度有很好的对应关系。     

Relationship between thermal anomalies in Tibetan Plateau and summer dust storm frequency over Tarim Basin,China

The dust storm is the most important and frequent meteorological disaster over Tarim Basin,which causes huge damages on local social economics.How to predict the springtime and summertime dust storm occurrence has become a hot issue for meteorologists.This paper employed the data of dust storm frequency and 10-m wind velocity at 35 stations over Tarim Basin and the reanalysis data from the National Center for Environmental Prediction and the National Center for Atmospheric Research(NCEP/NCAR) during 1961-2007 to study the relationship between dust storm frequency(DSF) in summer over Tarim Basin and the thermal anomalies in Tibetan Plateau in May by using the statistical methods,such as Empirical Orthogonal Function(EOF),correlation and binomial moving average.The results show when negative anomalies in Tibetan Plateau and positive anomalies in its southern region are present along 30°N(the second mode of surface temperature anomalies by EOF decomposition) in May,the time coefficient(PC2) plays an important role in summer DSF variation and has a close relation with the summer DSF at both inter-annual and decadal time scales.When negative anomalies in Tibetan Plateau and positive anomalies are present in its southern region(PC2 in positive phase),there is an anomalous anticyclone in North China,which weakens the northwest wind and is not beneficial for cold air moving from high latitude to the Tarim Basin,and the circulation pattern is hard to result in dust storm weather.Furthermore,the sea level pressure(SLP) increased over Tarim Basin and the direction of SLP gradient reversed,which resulted in the 10-m wind velocity slowing down,so the DSF decreased.From above all,it can be conclude that the thermal anomalies in Tibetan Plateau in May has important effects on the summertime dust storm frequency over Tarim Basin and the PC2 can be used as a prediction factor for the summertime dust storm occurrence.     

阿拉善高原频发沙尘暴因素分析

阿拉善高原是几条强冷空气的主要交汇处,冷空气活动频繁,干旱荒漠区风的作用十分强烈,年大风日数西北部多达50~100d,东南部较少,也达15~30d。阿拉善高原上的尘源物质丰富,有流动沙丘79928km2,半固定沙丘13113km2,粉粒含量在1.18%-2.00%。阿拉善高原有11个干旱湖盆,总面积达10581.3km2。粉粒平均含量达到63.08%。人类活动对沙尘暴加强作用主要表现在三个方面:不合理用水导致湖泊萎缩,形成干旱湖盆;破坏地表植被及土体结构;采矿业增加工业粉尘。     

一次沙尘暴过程中的沙地面微气象要素及起沙参数分析

利用在巴丹吉林沙漠北缘拐子湖地区设立的风沙观测实验场获得的资料,分析了2010年4月7日在该地区所发生的沙尘暴过境前后气象要素的变化,计算了这次沙尘暴起沙过程中的一些参数,结果表明:在沙尘暴过境前贴地层风速风向经过了一个波动调整加速过程,在沙尘暴过境时空气处于暖干,沙地面处于高温低湿状态,同时气压和水汽压都会明显下降,所有这些都有利于地表起沙;贴地层风速最大的时段是地表起沙最为严重的时段,该地的100cm临界起沙风速大约为6.5m/s,平均粗糙度为0.0014m;地表摩阻速的平均值为0.29m/s,同200cm高度的风速呈线性相关,拟合方程为y=0.0417x+0.0175,相关系数R=0.9199。     

1958～2000年黄土高原沙尘天气基本特征分析

分析了黄土高原1958～2000年57个气象监测站记录的沙尘天气资料,分析显示:(1)黄土高原沙尘天气主要发生在西部地区,沙尘暴、扬沙和浮尘发生频率的最大值分别为19.2天/年、86.1天/年和45.7天/年;(2)春季为沙尘天气的频发期,62.7%沙尘暴、53.5%扬沙和56.3%浮尘发生在春季,4月是沙尘天气发生最多的月份,29.8%沙尘暴21.3%扬沙22.8%浮尘发生在4月;(3)近43年黄土高原沙尘天气呈减少趋势,1958年是沙尘暴天气最多的一年,1966年是扬沙和浮尘天气最多的一年;(4)强沙尘暴也呈减少的趋势,1966年是强沙尘暴最多的一年;(5)黄土高原57个站43年间只有23条特强沙尘暴记录,其中11条在宁夏;(6)沙尘暴大多开始于10时至17时之间约占71%;(7)持续时间大于t的沙尘暴次数N满足:lg(N)=a-bt,b值为0.1662 hr-1。