南疆阿拉尔地区近31年沙尘天气变化特征及影响因素

根据南疆阿拉尔地区1981-2011年逐日沙尘日数、平均气温、平均相对湿度、平均风速、降水量、蒸发皿蒸发量和大风日数等气象资料,采用气候倾向率、距平和距平相关方法分析了阿拉尔地区近31年沙尘天气变化特征及影响因素。结果表明:1)近31年阿拉尔地区浮尘日数﹥扬沙日数﹥沙尘暴日数,整体呈减少趋势,减幅分别为2.4d/10a、8.2d/10a和45.1d/10a,累计减少了7.4d、25.4d和56.7d。2)阿拉尔地区沙尘天气呈"春﹥夏﹥秋﹥冬"的季节分布,4月、5月为沙尘天气高发时段,12月、1月是低发时段;四季(春、夏、秋、冬)沙尘天气呈减少趋势,累计减少了1.2d、5.6d、23.6d,4.3d、12.7d、19.5d,1.2d、5.9d、9.0d和0.6d、1.2d、5.3d。3)近31年阿拉尔地区年沙尘天气减少主要与蒸发量减少、平均风速降低、大风日数减少和平均相对湿度增大有关,与平均气温、降水量和干燥度无关;季沙尘天气减少是由蒸发量减少、干燥度减小、平均风速降低、大风日数减少和平均相对湿度增大等多种气象因子共同作用,与平均气温和降水量关系不大。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘天气特征

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2007—2011年的地面(10 m)风速、风向和沙尘天气等气象要素,分析沙漠腹地的沙尘天气特征。结果表明:1塔克拉玛干沙漠腹地沙尘频率和强风频率年、月分布具有较好的一致性,沙尘天气具有明显的季节性,春、夏季占全部沙尘频次的88.3%,冬季仅占总数的2.3%。2春、夏季沙尘天气的高发时段为12:00—00:00;20:00发生频次最多,分别占春、夏季沙尘频次的12.7%和10.8%,秋季和冬季沙尘天气高发时段为14:00—21:00。3出现沙尘天气时,风向主要集中在E、ENE、N和NNE 4个方向。4沙漠腹地临界起沙风速ut5%为4~5 m·s-1,一般地表的临界起沙风速ut50%为5~6 m·s-1;5从NfDO分布来看,春、夏两季要明显高于秋冬季节,其中4月最大,为0.284。因此,沙漠腹地春、夏季易发生沙尘天气。     

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。     

1961-2017年南疆地区沙尘天气的时空变化特征及影响因素分析

利用南疆地区49个地面气象站1961-2017年沙尘资料,通过Mann-Kendall突变检验法、 IDW插值法、多元回归分析和相对贡献率等方法,对南疆地区沙尘天气的月、季和年及年代的时空变化特征及影响因素进行分析。结果表明:近57a南疆地区沙尘天气呈极显著波动下降趋势,减速为-1.06d/a,其中浮尘日数减速最大(-8.6d/10a);沙尘变化特征表现为单峰式的先增后减;沙尘暴、扬沙和浮尘日数突变年为1989、1995和1994年;沙尘天气具有季节性、区域性差异,春夏秋冬分别为31.4、20.9、11.4和6.8d,季节变化表现为春季(-4.1d/10a)最大,年内月份均表现显著减少趋势;浮尘、沙尘暴和扬沙均呈现南多北少的纬向特征,主要发生在和田和巴州地区的南部,且绝大部分站点沙尘天气呈现显著减少趋势;风速、气温日较差与沙尘天气日数呈显著正相关,对沙尘天气的相对贡献率为51.2%和13.1%,水汽压、气温、最低气温、降水量呈显著负相关,贡献率为20.4%、9.5%、0.5%和0.2%,影响排序为风速>水汽压>气温日较差>气温>最低气温>降水量,风速对沙尘天气发生的影响占主导地位。综上所述,风速、下垫面的干湿状况、气温和冷空气活动等因素是南疆沙尘天气发生的主要因素。研究成果可为南疆地区绿洲合理扩张和沙土资源利用提供科学依据。     

中国北方沙尘暴研究的若干进展

为了回顾总结中国北方沙尘暴研究的现状,本文评述了近20多年来中国北方沙尘暴研究的三个主要阶段,从沙尘观测、气候学、预报、变化趋势以及防御对策等6方面简要评述了它的研究进展和问题。指出北方沙尘主要源于中国西北及蒙古地区;随沙尘天气强度逐渐加强,不同沙尘天气时地面沙尘浓度约按3倍的比率依次递增;揭示了我国北方的五大沙尘暴多发区;主要有纯冷锋型和冷锋加中系统混合型两类沙尘暴爆发环流型;近50年来的沙尘暴活动呈波动变化,这与生态环境恶化,特别是东亚大气环流的年代际变化有关;防御沙尘暴重点要抓五大多发区生态环境的治理及沙尘暴预警系统的建立。     

我国北方强风蚀区空间分布格局及特征分析

我国北方强风蚀区是形成沙尘天气的主要区域,本文依据各风蚀区风速的大小、走向,自然地理条件,沙化土地现状及分布特点,将我国北方沙区分为古尔班通古特沙漠西北缘、天山东段—塔克拉玛干沙漠南缘、柴达木盆地西段、河西走廊—阿拉善、鄂尔多斯—乌拉特、浑善达克沙地东北部、内蒙古东部七个强风蚀区。同时从沙化土地、降水量、风速及大风日数、沙尘天气的发生等方面对强风蚀区空间分布格局及特征进行了分析。     

民勤沙区50多年来沙尘天气特征及其影响因素

沙尘天气是民勤沙区主要的灾害性天气之一,利用1953-2006年民勤沙区气象站的沙尘暴实测资料,系统地分析了50多年来的气温、降水、平均风速、沙尘暴的年、月、季节变化特征、民勤沙区气候变化趋势、沙尘暴与大风、气温、降水之间的相关关系.结果表明:民勤沙区沙尘暴的日数20世纪50年代开始最高,60年代缓慢减少,70年代又有回升的趋势,到80-90年代在波动中逐渐减少,但波动很大,并出现2个高峰值(1988年、1993年),2000-2006年最少.从沙尘暴发生机理和形成机制来看,今后应在民勤沙区绿洲边缘,沿现代尘暴路径布置更多的监测点,以便进一步研究风速对沙尘释放、输送和搬运等过程的机理.     

近40年呼和浩特沙尘天气气候特征研究

利用呼和浩特地区近40年(1971~2010年)沙尘日数、气候因子等资料,采用相关分析等方法讨论了呼和浩特春季沙尘日数与气候因子、大气-海洋环流因子之间的关系。结果表明:风速、气温、降水量是影响呼和浩特春季沙尘天气的主要气候因子。风速偏大,气温偏低,降水量偏少的时期,呼和浩特春季沙尘天气偏多。北半球极涡面积扩大,强度增强,且副高面积收缩、强度减弱时,呼和浩特地区沙尘天气增多,反之,北半球极涡势力较弱,而副高势力较强时,呼和浩特地区沙尘天气减少。赤道东太平洋海温异常偏低时,呼和浩特沙尘天气增多;相反,赤道东太平洋海温异常偏高时,呼和浩特沙尘天气减少。前冬季的风速、气温对春季沙尘天气具有一定的预报意义。     

大气-海洋环流异常对山西省沙尘天气的影响

利用山西省1961-2003年15个站的月沙尘天气日数资料,对沙尘天气发生的频率与大气-海洋环流因子SOI,NAO,PDO和AO指数的关系进行了分析。结果表明:与山西平均沙尘日数变化关系比较显著的因子有PDO和AO指数,且均呈负相关。在这些环流指数偏高的年份,对应山西少沙尘天气;反之,则多沙尘天气。分析还发现,山西的沙尘天气事件与SOI指数有显著的滞后两年的正响应关系。与AO和PDO有显著负相关的站点主要分布在西北部到中东部及西南部,与SOI有滞后两年正相关的站点主要分布在中东部和东北部。在此基础上,讨论了大气-海洋系统振动对山西沙尘天气产生影响的可能机制。     

我国北方TOMS气溶胶光学厚度与地面沙尘天气频数的比较

利用卫星监测和反演沙尘天气频率或沙尘气溶胶光学厚度,检验卫星监测和反演结果是否与地面观测一致。采用地面观测记录获得全部沙尘天气事件频数（[WTBX]DF[WTBZ]）资料,对1979-2002年TOMS（臭氧总量绘图系统）反演的气溶胶光学厚度指数（[WTBX]AI[WTBZ]）进行检验分析。结果表明：① [WTBX]AI[WTBZ]高值区基本与我国北方地面观测的沙尘天气频数高值分布区一致,两者均在我国西北部极端干旱的盆地和高原地区出现最高值,相对低值一般分布在气候湿润的东部地区,但东北平原和华北平原[WTBX]AI[WTBZ]值相对较高,冬季尤其明显,与地面沙尘观测差异很大;② [WTBX]AI和DF[WTBZ]年内变化也具有很高的一致性,均在春季最大,4月达到峰值以后减小,但前者在冬季12月和1月出现次高值,而后者冬季为全年低谷;③ 相关性分析表明,[WTBX]AI和DF[WTBZ]相关系数一般在夏季最大,冬季最小,年和季节的相关系数具有随时间呈下降的趋势;④ TOMS [WTBX]AI[WTBZ]数据在反映我国北方沙尘天气频数时空变化特征方面,区域上西北干旱区效果最好,东部季风区的华北和东北较差;季节上夏季、初秋和春季较好,冬季效果较差。同时还对[WTBX]AI和DF[WTBZ]资料时空分布差异的可能原因及其潜在应用意义进行了讨论。     

河西走廊东部地面温度的变化特征及影响因子分析

利用河西走廊东部4个气象站近50 a地面0 cm温度及年气温、蒸发、降水、相对湿度和风速等观测资料,运用线性趋势系数法系统分析了河西走廊东部近50 a地面温度的空间分布、时间变化趋势及极值变化等特征,采用多元线性回归中的标准化回归系数分析了影响地面温度的气象因子。结果表明：受天气系统、地形地貌以及海拔高度等影响,河西走廊东部地面温度低海拔平原区大于高海拔山区。各地年、年代地面温度呈很显著上升趋势,年地面温度的时间序列存在着6～9 a的准周期变化;月地面温度变化比较一致;各地各季节地面温度也呈上升趋势,春、夏季上升率大于秋、冬季;各地年极端最高和最低地面温度也均呈上升趋势,极端最低地面温度的上升率大于极端最高地面温度的上升率,因此冬季增温对年地面温度升高贡献大于夏季。河西走廊东部地面温度的主要影响因子是最低气温和平均气温,其次是降水、平均风速和相对湿度,最高气温的影响较弱,蒸发的影响最弱。地面温度与平均、最高、最低气温呈正相关,与降水、相对湿度以及平均风速呈负相关,与蒸发无相关性。影响各地地面温度的主要因子有所不同。     

不同类型绿洲的夏季气候特征分析

利用金塔、敦煌和额济纳旗三站十年的风、温、降水场常规气象资料,通过归类统计,对比分析了不同类型(旺盛的、稳定的和退化的)绿洲夏季三个月十年月平均温度、降水和风场的特征差异及变化。结果表明,不同类型绿洲的局地气候差异很大。退化绿洲和旺盛绿洲相比,月平均温度高1～2℃;风速大1～1.5m/s;而降水量则明显少于旺盛绿洲。这种干燥、大风、少雨的气候特点严重影响了当地居民的生产、生活,也制约了当地经济的可持续发展。因此加强对退化绿洲的治理和保护,迫在眉睫。     

塔里木盆地南缘近54年沙尘天气的变化特征及其未来趋势预测

利用塔里木盆地南缘六个代表站近54年的沙尘天气的气象资料,使用小波变换等方法,分析了近54年沙尘天气的变化特征并预测了未来的变化趋势。结果表明:近54年的沙尘天气变率较大,线性下降趋势显著;通过小波分析得出年沙尘日数的变化存在大约40年、19年、8~10年以及4年等周期,而年沙尘暴日数的变化存在大约32年、15~18年、6~8年等周期;年沙尘日数的突变大体发生在20世纪60年代后期的由少到多的变化以及80年代后期的由多到少的突变;年沙尘暴日数的突变在1961年、1979年与1988年前后。最后根据小波变换得出的主周期变化规律,预测在未来二三十年沙尘天气有波动增多的趋势。     

黄土高原风蚀和风水蚀复合区的风蚀气候侵蚀力变化

利用黄土高原风蚀和风水蚀复合区30个气象站1961-2010年的观测资料,根据联合国粮农组织给出的风蚀气候因子指数（C值）的计算公式和线性趋势法、Pettitt变点检测、Morlet小波分析等方法,研究风速的空间分布、时空变化、突变特征和周期特性及其对C值的影响。结果表明：① 该区多年平均风速为2.2 m•s^-1,内蒙古和宁夏境内的部分地区风速较大,陕北、晋西北、陇东和青海部分地区较小。近50 a来风速整体呈显著减小趋势,1970s风速最大,2000s最小。② 年尺度83%的站点风速发生了突变,区域整体突变发生于1982年,四季风速突变时间与年尺度基本一致。③ 近50 a风速存在3次交替变化,1961-1977年和1995-2010年偏大,而1977-1995年偏小,季节尺度上也发现了类似的现象,未来一段时间内该地区风速仍然偏小。④ 该区多年平均C值的空间分布格局和时空变化趋势与风速较为一致,整体也呈现出显著减小趋势。⑤ C值与相对湿度和降水量呈负相关关系,与潜在蒸发量、干旱指数和风速呈正相关关系。风力增强（风速增加）和干旱加剧对于风蚀起到促进作用;温度上升及其造成的蒸发量增大也有助于风蚀的形成。     

Near-surface sand-dust horizontal flux in Tazhong-the hinterland of the Taklimakan Desert

Tazhong is the hinterland and a sandstorm high-frequency area of the Taklimakan Desert. However, little is known about the detailed time-series of aeolian sand transport in this area. An experiment to study the sand-dust horizontal flux of near-surface was carried out in Tazhong from January to December 2009. By measuring the sand-dust horizontal flux throughout sixteen sand-dust weather processes with a 200-cm tall Big Spring Number Eight (BSNE) sampler tower, we quantitatively analyzed the vertical variation of the sand-dust horizontal flux. And the total sand-dust horizontal flux of different time-series that passed through a section of 100 cm in width and 200 cm in height was estimated combining the data of saltation movement continuously recorded by piezoelectric saltation sensors (Sensit). The results indicated that, in the surface layer ranging from 0-200 cm, the intensity of sand-dust horizontal flux decreased with the increase of the height, and the physical quantities obeyed power function well. The total sand-dust horizontal flux of the sixteen sand-dust weather processes that passed through a section of 100 cm in width and 200 cm in height was about 2,144.9 kg, the maximum of one sand-dust weather event was about 396.3 kg, and the annual total sand-dust horizontal flux was about 3,903.2 kg. The high levels of aeolian sand transport occurred during daytime, especially from 13:00 to 16:00 in the afternoon. We try to develop a new method for estimation of the detailed time-series of aeolian sand transport.     

全球变暖背景下中国北方沙尘暴变化及其对黄土高原成壤的影响研究

黄土的风成说表明粉尘黄土沉积及其成壤与沙尘暴之间存在着密切的联系,作为粉尘搬运的典型:沙尘暴是一种在强冷空气条件下粉尘快速而大规模被搬运和沉降事件,而长时间尺度的沙尘暴事件受全球气候变化的控制和影响;同时,沙尘暴发生的频次和强度变化进而会影响黄土高原地区的黄土粉尘沉积及其成壤强度的变化。本文是在考察中国北方沙尘暴成因机制与黄土高原粉尘沉积和成壤之间关系的基础上,探讨了在全球持续变暖背景下中国北方沙尘暴的发生频次变化及其对黄土高原地区粉尘沉积和成壤强度的可能影响。主要结论是:在全球持续变暖的背景下,虽然粉尘沉积区的降水并没有显著增加,但粉尘源区气候趋于暖湿化,导致中国北方沙尘暴有逐年减少的趋势,使得黄土高原粉尘堆积的速率减小,因而,黄土高原地区将进入一个成壤相对强的时期。     

阿拉善地区气候时空变化规律研究

本文利用阿拉善盟各气象台站40年的观测资料,详细分析了降水、大风日数、沙尘暴等气候要素的时空变化规律,不仅为预测区域气候要素发展趋势提供基础资料,也为揭示区域环境演变规律和生态治理对策提供科学依据。     

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。     

黄河源区气候变化及人为扰动的生态响应

利用黄河源区1959-1999年的气象和水文资料,分析了该区气温、蒸发量、风速、降水量、径流量以及多年冻土的演变规律,揭示了源区对气候变化和人为扰动的生态响应趋势。研究表明:近40年黄河源区气温升温趋势明显,源区升温高达0.58℃/10 a,成为全国升温最高的地区,但气温的升高并没有引起蒸发量的总体上升,反而有所下降,蒸发量下降可能与风速下降有关;气温的升高导致多年冻土层变薄植被失去保护,地表蒸发增强,同时冻土层上限下移,径流量也受到影响;降水有所减少,但其变化趋势并不是十分明显,这与西北地区整体的降水规律有着较为明显的不同,显示出黄河源区的独特的地域性;降雨量与径流量的变化趋势基本一致。气候变化和人为扰动共同造成了草原退化、水土流失加剧、自然灾害频发、冰川萎缩、冻土退化、水体减少等生态问题,气候变化是造成黄河源区生态退化和破坏的根本原因,大规模生态移民可能是保护黄河源区生态的根本办法。