西北地区沙尘暴灾害及防治对策

沙尘暴天气是主要发生于干旱，半干旱乃至半湿润地区天气现象，对农业、工业、交通运输乃至人们生命财产和身体健康具有相当的危害，西北地区是沙尘暴的重灾区，自50年代以来强和特强沙尘暴频次有增多的趋势；且集中出现在甘肃北部至内蒙中部，宁夏，新疆东部至甘肃北部，新疆吐鲁番盆地等地区，究其原因，受气候、下垫面，水源、社会等诸多因素影响，针对西北地区沙尘暴灾害的特点，分布和成因，作者提出了相应的防治对策。     

北非埃及地区风蚀沙尘时空变化研究北大核心CSCD

通过分析1990—2020年北非埃及气象观测数据和卫星遥感资料,研究风蚀沙尘的时空变化特点,并阐明主要影响因素。结果显示:埃及近30 a沙尘天气发生频次在20~65 d·a^(-1)之间变化,整体呈现出逐渐降低的变化趋势,总悬浮颗粒物(Total Suspended Particulates,TSP)年均浓度在400~1200μg·mg^(-3)之间波动,在全球干旱区处于较高强度水平;扬沙天气发生频率最高,其次是浮尘、沙尘暴和强沙尘暴天气,其中春、夏两季扬沙天气日数占全年沙尘天气总日数的60%以上,环境TSP浓度与沙尘天气发生频次高度相关;近30 a埃及地面风速呈现减小趋势,风力侵蚀作用是影响地区空气质量的关键因素;沙尘天气频率与大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)指数显著负相关,相关系数约为-0.67。本研究为全面了解北非埃及地区风蚀沙尘的时空变化特征和预防沙尘暴灾害提供理论依据和数据支持。     

近40a来塔里木盆地沙尘暴气候时空变化分析

本文利用1961—2000年塔里木盆地22个气象站的气象实测资料,分析了近40年塔里木盆地沙尘暴天气的时空分布特征。结果表明:塔里木盆地沙尘暴日数从60年代至90年代,总的趋势是在波动中下降的,高发年代多在20世纪70年代和80年代,90年代沙尘暴的发生明显减少;塔里木盆地沙尘暴天气发生的日数有2个明显的高发区,即以喀什、阿图什的塔东地区和以策勒、和田为中心的塔南地区;塔里木盆地沙尘暴天气对于新疆地区气候的变化响应显著,与平原区的降水和温度相关性较好。     

2006年我国沙尘暴灾害特点及原因分析

2006年是我国进入新世纪以来沙尘天气最为严重的一年,沙尘暴频次多,强度偏大,影响范围广,灾害损失重。本文根据沙尘暴监测与评估资料,从气候角度分析了我国去年沙尘暴多发的原因,主要是由于气候异常波动,降水偏少,春季气温显著偏高所致。最后,对沙尘暴灾害损失情况进行了分析。     

中国北方沙尘天气原因探讨

我国是沙尘暴易发的国家,进入20世纪90年代以来,强沙尘暴有频率增加、强度加大、范围扩展、危害程度加剧的趋势。沙尘暴的发生危害范围亦逐渐从西北干旱经济落后区扩展到经济发达的北京、天津及华北平原区,近年来的沙尘暴造成了社会经济和人民生命财产的重大损失。受大气环流场和季风气候类型影响,中国冬、春盛吹西北风,强劲而干燥。发生沙尘暴的天数与大风日数和地面热力稳定程度相关,3-5月中国西北内陆地表增温大,是风力场和热力场极不稳定的季节,地表气候容易发生蠕动,沙尘暴便由此启动并易发。除自然要素外,不合理的人类活动也将诱发沙尘暴天气的发生,有些情况下还起到比自然要素更重要的作用。从生态地理区域的角度看,沙尘暴的源地在干旱和半干旱地区,由于大气环流的作用,影响到下风向的半湿润甚至湿润地区。无论何地干旱、半干旱地区都将存在沙尘暴发生的自然条件,而其下风向必将受到不同程度的影响,只是因为中国的季风气候,决定西北干旱、半干旱地区发生的沙尘暴必然影响东南部地区。在现有的科学技术条件下,人类所能做的就是调节自身的行为。因此,在沙尘暴源地实施生态建设是减缓沙尘暴发生的最重要措施,也是消除东部城市沙尘天气的主要途径。根据生态地理区域的特征,沙尘暴源地的干旱区、半干?     

新疆沙尘暴活动与气候条件的关系

本文根据新疆不同地区气象观测资料,研究了该区沙尘暴活动特点及其与气候变化的关系。资料表明,近30年来新疆沙尘暴发生的频数呈减小趋势,这主要是气候变化影响的结果。新疆沙尘暴的高发月份为4、5月份,南疆沙尘暴明显多于北疆,这主要是南疆与北疆气候差异造成的。气候要素中的降水量变化与沙尘暴的发生有着极其密切的关系,二者呈明显的负相关;气温的高低也与沙尘暴的发生呈负相关。新疆地区气候的暖湿变化对沙尘暴的发生起着明显的抑制作用。华北和黄土高原沙尘暴主要发生在3-4月,这表明新疆5月份的沙尘暴没有到达这两个地区。研究新疆地区沙尘暴发生的条件对源区沙尘暴防治有重要的意义。     

阿拉善盟一次区域性大风沙尘暴天气过程成因分析

沙尘暴是发生在干旱、半干旱荒漠化地区的主要灾害性天气之一,对其形成过程及成因探讨能为沙尘暴监测和预警提供参考。以2019年5月11日阿拉善盟一次区域性大风沙尘暴天气为例,在气象实时监测数据基础上,从地面气象要素变化、环流特征、动力条件和热力条件等方面对此次沙尘暴天气过程成因进行了探讨和分析。结果表明:1)阿拉善盟大风沙尘暴最强时段为午后至傍晚,沙尘暴发生时,气压和极大风速急剧增加,气温和能见度明显下降。2)大风沙尘暴的发生与500 hPa冷平流触发作用、700 hPa大气斜压性作用、高空动量下传作用、变压梯度风、锋生作用以及必要的大气层结条件之间存在着密切联系,表明控制大风沙尘暴形成的因素复杂。3)不同地区以及不同时间内发生大风、沙尘暴天气所需的风速条件不一致,强冷空气的侵入是沙尘暴发生的前提条件。此外,混合层,即不稳定层结是产生大范围沙尘暴天气的必要条件,在大风条件具备,但无混合层出现时,沙尘暴天气较难形成。     

1949-1990年塔里木盆地自然灾害时空分布特征研究

通过对塔里木盆地1949-1990年自然灾害的统计分析,结果表明:该地区自然灾害以洪灾、暴雨灾害、风灾及雹灾发生较为频繁。在年际分布上,各主要自然灾害的发生频次总体上呈较明显的波动增长趋势并且灾次的频发期具有周期性变化的特点,在年内分布上,灾害频发期多出现在春、夏季节。在空间分布上,表现为灾害次数具有明显的区域性,在空间上主要呈条带状或块状的分布格局。从行政区划上看,塔里木盆地有2个自然灾害频发区,分别是阿克苏地区和喀什地区。总的分布特点是:山区多,山区与盆地交界地带多,盆地内部较少;灾害发生频次以盆地北部最为集中,表现出北多南少、西多东少的基本格局。     

银川河东机场沙尘天气环流类型及动力结构研究

选取1998-2010年银川河东机场29次沙尘暴天气典型个例,采用天气学和统计分析方法研究了河东机场沙尘暴天气的环流类型及其动力机制。结果表明:银川河东机场沙尘暴天气的环流类型分为4类,即:新疆冷槽型、小槽发展型、强西北气流型、东高西低型,其中新疆冷槽型沙尘暴天气是河东机场最主要的沙尘暴环流类型;强沙尘暴天气发生时一般都伴随着高空急流加强;而沙尘暴天气爆发时散度场的分布为低层辐合高层辐散。     

1971-2014年新疆区域寒潮气候特征

利用1971-2014年新疆105个台站逐日最低气温资料,分析了新疆寒潮天气的时空变化特征.结果表明:①新疆单站寒潮北疆多、东疆次之、南疆少,阿勒泰地区发生频次最高,其次是哈密北部、巴音布鲁克和塔城大部地区,南疆中西部地区发生频次最少.新疆区域寒潮天气冬季最多、秋季和春季次之,2月发生频次最高;春季寒潮主要集中在3-4月,秋季寒潮主要在10-11月.②新疆寒潮影响区域主要在北疆地区,其次是东疆、南疆东部,南疆西部影响次数最少.春季主要影响区域为北疆东部、沿天山一带和南疆东部;秋季为东疆、北疆沿天山以及北疆东部和北部地区;冬季为北疆东部和沿天山一带.③新疆区域寒潮过程一般持续3～7d,过程极端最低气温主要出现在寒潮爆发当天或次日,极端气温出现时间延迟天数不超过4d.寒潮过程最低气温24 h平均降幅在10.7℃,最大19.3℃,单站最大25.3℃;寒潮过程平均降温14℃,最大达18.8℃,单站最大32.7℃.     

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。     

民勤沙区沙尘暴的分布特征及前期特征研究

民勤沙区 1 998年以来发生的 44次沙尘暴的观测研究结果表明 :( 1 )在民勤沙区每年春季 4月份是一年当中沙尘暴发生的高峰期 ,下午 1 4时左右和 1 8时左右是在一天当中沙尘暴发生的两个高峰时段 ;沙尘暴持续时间多在 2 h之内 ,最长的超过 6h;能见度 <50 0 m和≥50 0 m的各占一半 ,持续时间长则能见度小 ;沙尘暴的最大风向以 NW和 WNW占绝大多数 ;沙尘暴最大风的风速多在 2 0 m/ s以上 ,最大 2 5.2 m/ s。 ( 2 )沙尘暴的发生存在着一个或长或短的发育过程。在民勤沙区 ,沙尘暴发生前期在气温、气压、风速、风向等气象因子方面表现出明显的预兆 ,根据这些前期气象因子方面的异常特征就可以对沙尘暴进行预测、预报和预防。( 3 )在民勤沙区冬季 1 2～ 1月份的沙尘暴不仅持续时间较短 ,而且在前期气象因子方面与其他季节的沙尘暴有明显不同。 ( 4)沙漠地区主要天气现象的前期特征比较明显 ,但其表现过程比较短促。因此 ,根据沙尘暴前期气象因子的异常特征只适合对沙尘暴的发生时间、能见度和持续时间等进行短期预测     

Detecting sand-dust storms using a wind-profiling radar

Sand-dust storm is a type of disastrous weather, typically occurring in arid and semi-arid climates. This study selected a region in the hinterlands of the Taklimakan Desert, called the Tazhong region, as the experimental area to quantitatively estimate the particle concentrations of sand-dust storms using the boundary layer wind-profiling radar. We thoroughly studied the radar echo signals and reflectivity factor features during the sand-dust storms. The results indicate that(1) under sand-dust storm conditions, boundary layer wind-profiling radar cannot capture the complete information regarding horizontal wind velocity and direction, but it can obtain the backscattering intensity of sand-dust storms; and(2) during sand-dust storms particle size distributions in the surface layer closely resemble log-normal distributions, with sand-dust particles sizes of 90–100 μm accounting for the maximum particle probability. Retrieved particle size distributions at heights of 600, 800, and 1000 m follow log-normal distributions, and the expected value of particle diameter decreases gradually with increasing height. From the perspective of orders of magnitude, the retrieved results for particle number concentrations and mass concentrations are consistent with previous aircraft-detected results, indicating that it is basically feasible to use boundary layer wind-profiling radar to quantitatively detect the particle concentrations of dust storms.     

中国北方沙尘暴的气候特征及其对春季青藏高原地面感热异常的响应

选用中国185个常规气象观测站,建站～2000年历年沙尘暴日数资料,分析了近50年来中国北方沙尘暴的气候特征及其对青藏高原地面感热异常的响应。结果表明虽然单个沙尘暴过程属于一次中尺度天气过程,但年沙尘暴日数具有较好的空间一致性,在空间上有五个自然尘源区,即河西走廊、南疆盆地南缘、阿拉善高原、鄂尔多斯高原和浑善达克沙地等沙尘暴高发区。比较近50年来中国沙尘暴日数的年代际变化,总体趋势在减少,20世纪90年代是近5个年代中最少的。但20世纪末至21世纪初,中国沙尘暴日数有明显的回升趋势。进一步研究表明,中国沙尘暴与春季青藏高原地面感热关系密切,当春季青藏高原地面感热呈EOF1模态时,当年中国北方沙尘暴日数明显较常年偏多。     

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.     

塔里木盆地地区沙尘气溶胶特征分析

沙尘天气是塔里木盆地地区常见的天气现象 ,对沙尘气溶胶的分析表明 ,尘暴期间 ,沙尘气溶胶浓度远大于非尘暴期间。沙尘气溶胶小颗粒绝对浓度大幅度增加 ;百分比含量也迅速增加 ;小颗粒 ( <3.3um)与大颗粒 ( >3.3um)的相对浓度呈大幅度增加趋势 ,说明尘暴期间由于当地沙源丰富 ,细物质较多 ,细小颗粒迅速被携带到高空 ,成为沙尘气溶胶的主要来源。阿克苏站气溶胶中 Al等元素在不同高度的谱分布呈单峰型 ,浓度最大值出现在 4.7- 7.0 um范围内。富集因子分析表明 ,阿克苏站和策勒站沙尘暴和扬尘天气的各地壳元素含量均高于浮尘和背景大气 ,而且能见度愈小 ,高出的比例愈大 ;各种沙尘天气发生时 ,均以亲地元素的浓度为最高。     

西北地区春季沙尘暴地面加热场基本特征

利用 NCEP/NCAR1 958-2 0 0 0年月平均全球再分析网格点资料 ,对西北地区春季典型沙尘暴年和典型非沙尘暴年的感热通量场、潜热通量场的差异进行了对比分析 ,找出了感热和潜热通量场与沙尘暴发生的关系。结果表明 ,春季典型沙尘暴年中沙尘暴发生区上游和西北区东侧是影响沙尘暴发生的关键区。西北地区春季典型沙尘暴年上游区为热汇区 ,沙尘暴发生区主要为热源区。     

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。     

沙尘暴的生态效益

沙尘暴是一种自然的天气现象,本文初步分析了东亚地区(中、日、韩)沙尘暴发生的时空变化特征;提出了沙尘暴具有正负两方面的效应,论述了正面的生态效益,即中和酸雨、提供矿质营养、缓解温室效应、太阳伞效应、净化大气。此外,还对如何全面认识沙尘暴做了相关阐述。     

浑善达克沙地气候因子对沙尘暴频率的影响

利用浑善达克沙地气象台站的常规气候资料,分析气候要素和沙尘暴频率的多年变化状况,建立能够很好描述该地区沙尘暴频率年际变化的沙尘暴指数,并建立适合浑善达克沙地气候特征的气候因子影响沙尘暴频率指数模型。结果表明,浑善达克沙地自1960年后气候逐渐变暖,并有微弱变湿趋势,沙尘暴年日数自1998年起波动增加,2000年出现极大值;沙尘暴年日数与沙尘暴指数的相关系数达0．7左右;建立的气候影响指数模型,能够用来解释当前该地区沙尘暴频率的分布格局。