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     

准葛尔盆地南缘沙尘暴、大风气候特征分析

选取1953~2006年准葛尔盆地南缘石河子垦区3个地面观测站的资料,对比分析了沙尘暴、大风的时空分布特征,探讨沙尘暴和大风之间的关系及沙尘暴发生时的最多风向和最小风速指标。结果表明:准葛尔盆地南缘石河子垦区沙尘暴与大风的地理分布刚好相反,沙尘暴多的地方大风较少,北部莫索湾沙漠边缘一带为沙尘暴高发区;但有着基本一致的气候变化趋势。沙尘暴发生时的最多风向为西北风,引起沙尘暴的最小风速指标大于10m/s。     

新疆绿洲区沙尘暴变化特征及气象因子影响分析

新疆绿洲农业区是世界上受风沙危害最严重的地区之一。文中采用Mann-Kendall非参数趋势检验法、跃变检测等方法,对新疆绿洲农业区54a来沙尘暴演变趋势及气象因子对其影响进行了分析。结果表明:(1)近54a来,研究区沙尘暴发生次数均呈负趋势变化,其中,库车、和田、阿克苏、喀什以及莎车等地沙尘暴发生次数减少趋势尤为显著,而且沙尘暴发生次数越多的地区,其减少趋势越明显;(2)除巴音布鲁克之外,大部分研究区均在80年代前后出现显著跃变,即80年代之后沙尘暴发生次数均少于80年代之前;(3)研究区沙尘暴的年持续时间均呈逐年下降趋势,而且沙尘暴发生次数越多、总持续时间越长的地区,沙尘暴的年持续时间减少趋势越显著;(4)降水距平百分率、日降水量≥0.1mm日数与沙尘暴发生次数均呈反相关关系,且后者相关性要稍高;除巴音布鲁克外,其余地区的年平均风速、年最大风速与沙尘暴发生次数均为正相关,除和田外,年平均风速与沙尘暴发生次数的相关性比年最大风速要高些;除石河子外,其余地区年平均相对湿度均与沙尘暴发生次数呈反相关。     

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。     

“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。     

腾格里沙漠南缘沙尘暴气候变化特征——以甘肃省景泰县为例

根据甘肃省景泰县1957—2006年沙尘暴逐年、逐月发生日数的资料,以及沙尘暴发生同期的大风日数、温度、降水量等气象资料和耕地面积、绿化面积等环境资料,应用Mann-Kendall法、滑动t检验法、一元线性回归、多元线性回归等统计方法,分析了景泰县沙尘暴年际变化的突变特征以及沙尘暴多发的原因,并对影响沙尘暴发生的因子进行权重排序。结果表明:过去50 a,景泰县沙尘暴发生日数的突变年在1984年;沙尘暴的发生与大风出现的频次有显著正相关,其次与同期的绿化总面积、平均最低温度、耕地总面积有显著负相关;景泰县所处的特殊的地理位置、地形地貌以及干旱多风的气候背景,也是沙尘暴频繁发生的主要原因。     

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。     

我国西北近50年春季沙尘暴活动的变化与气候因子相关性研究

本文根据我国西北不同地区近50年来气象观测资料,研究了该区沙尘暴活动特点及其与气候变化的关系。结果表明:近五十年来我国西北沙尘暴发生总体呈波动减小趋势,这主要与新疆和内蒙古等沙源区向暖湿方向发展有关,而1999—2002年沙尘暴活动增强的主要原因是降水减少和气温升高。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,但没有与降水量的关系明显。在沙尘暴多发的60—70年代,沙尘暴日数减少与春季降水量的增加关系密切;而在80—90年代,冬干气候对沙尘暴日数增加作用明显。在沙尘暴多发的60—70年代,拉尼娜年对沙尘暴日数有明显的减少作用;相反,在沙尘暴较少的80—90年代,厄尔尼诺年对沙尘暴日数有明显的增加作用。     

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。     

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1 1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...     

新疆策勒绿洲-沙漠过渡带风、温、湿相关性分析

为研究绿洲与沙漠间水、气、热量运移规律,运用统计法、相关分析法等,选取策勒绿洲-沙漠过渡带4个不同下垫面风速(V)、气温(T)、大气相对湿度(RH)、光合有效辐射(PAR)、太阳辐射(SR)等气象要素进行相关性分析。结果表明:一天当中,起沙风发生在14:00—16:00的频率最大,且从早到晚呈现先上升再下降的趋势,与气温的日变化趋势基本一致。一年中,流沙地月平均风速与月平均气温的变化同步。从流沙地到绿洲内部,月平均风速的变化趋势明显减弱,气温的减弱趋势较小,大气相对湿度有一定增加的趋势。流沙地的月平均风速、温度呈较好的正相关性,一天中0.5 m与2 m高度之间气温、湿度差的负相关性较好。在6种天气类型中,4个下垫面每2个气象要素之间都在0.01水平上呈显著相关,阴雨天不同高度的风速与部分气象要素之间相关性不显著,流沙地在扬沙天气下、半固定沙地在浮沉天气下、固定沙地在阴雨天天气下,0.5 m高度的风速和PAR、SR均不呈显著相关性。     

内蒙古西部高频沙尘活动空间分布及其成因

内蒙古西部是东亚及全球重要沙尘源, 为揭示2000年以来该区沙尘活动空间分布特征及其成因,对区域地貌类型,地表沉积物组分,沙尘暴、扬沙和浮尘日数,以及大风日数等数据进行统计分析。结果表明：富粉沙、黏土组分的干盐湖与分布众多盐湖的边缘沙漠及沙地为高频沙尘活动区,如额济纳、拐子湖、腾格里沙漠南缘、毛乌素沙地西北边缘等区域;粉沙、黏土组分含量高, 而地表水分含量或植被盖度较高的地表,沙尘活动的频次较低,如河套灌区及鄂尔多斯高原东南边缘高盖度植被分布区; 地表粉尘含量较高, 且有一定盖度植被覆盖的地表,在较强风力作用下,沙尘事件也频发,如白云鄂博、乌拉特后旗等区域。综上所述,受区域大地貌背景的影响,地表沉积物机械组分、水分、植被以及风力等自然因素的空间差异,导致该区域沙尘活动发生频次具有显著的空间变异性。     

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。     

黄土高原地区长城沿线及以北风沙区交通能源开发中的沙漠化问题及其对策

研究区地处黄士高原北部,面积计有16万多平方公里。本文分析了该区自然环境及社会环境的特点,历史上人类开发本区资源所诱导成的一系列环境退化问题,特别是广泛而严重的沙漠化问题。指出了在这样一个不稳定的半干旱草原地理系统中,现状沙漠化及其它环境退化问题对开发本区地下能源及交通建设中的影响。探讨了目前及将来交通能源开发中所要造成的以沙漠化为特色的一系列环境退化问题。最后,提出了交通能源开发中沙漠化防治之对策。     

沙漠地区不同下垫面近地表沙尘水平通量研究

沙漠地区近地表水平输送的沙尘物质通量及其随高度的变化特征直接影响着沙尘的输送过程。选择塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区的典型沙丘、平沙地为观测点,利用BSNE集沙仪,对2008-2009年11次典型沙尘天气过程中近地表0～200 cm不同高度层沙尘物质的水平输送进行了测量,对其随高度变化特征进行分析,计算近地表水平运动的总沙尘通量。结果表明：近地表0～200 cm范围内,在沙丘顶部和平沙地沙尘水平通量均随高度呈显著降低趋势,在这2种下垫面条件下,沙尘水平通量随高度的变化均较好地符合幂函数关系;在沙丘顶部,通过100 cm（宽度）×200 cm（高度）空间断面的总沙尘水平通量为3 721.0 kg,平沙地通过相同大小断面的沙尘水平通量为2 252.9 kg,比沙丘顶部减少了39.5%;沙丘顶部与平沙地PM80的总水平通量分别为996.8 kg和678.9 kg。     

Wind tunnel experiments on dust emissions from different landform types

The measurement and assessment of dust emissions from different landforms are important to understand the atmospheric loading of PM10(particulate matter ≤10 μm aerodynamic diameter) and to assess natural sources of dust; however, the methodology and technique for determining the dust still present significant research challenges. In the past, specialized field observation and field wind tunnel studies have been used to understand the dust emission. A series of wind tunnel tests were carried out to identify natural sources of dust and measure the magnitudes of dust emissions from different landforms. The method used in this study allowed the measurement of the PM10 emission rate using a laboratory based environmental boundary layer wind tunnel. Results indicated that PM10 emissions demonstrated strong temporal variation and were primarily driven by aerodynamic entrainment. Sand dunes, playa, and alluvial fans had the largest dust emission rates(0.8–5.4 mg/(m~2·s)) while sandy gravel, Gobi desert and abandoned lands had the lowest emission rates(0.003–0.126 mg/(m~2·s)). Dust emissions were heavily dependent on the surface conditions, especially the availability of loose surface dust. High dust emissions were a result of the availability of dustparticle materials for entrainment while low dust emissions were a result of surface crusts and gravel cover. Soil surface property(surface crusts and gravel cover) plays an important role in controlling the availability of dust-sized particles for entrainment. The dust emission rate depended not only on the surface conditions but also on the friction velocity. The emission rate of PM10 varies as a power function of the friction velocity. Although dynamic abrasion processes have a strong influence on the amount of dust entrainment, aerodynamic entrainment may provide an important mechanism for dust emissions. Large volumes of dust entrained by aerodynamic entrainment cannot only occur at low shear velocity without saltation, but may dominate the entrainment process in many arid and semi-arid environments. So it may also be responsible for large magnitude dust storms. Playa and alluvial fan landforms, prior to developing a surface crust, may be the main sources of dust storms in Qinghai Province.     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑表层土壤粒度特征

以呼伦贝尔沙质草原北部沙带中段陈巴尔虎旗完工镇境内风蚀坑环境为研究对象,选取不同发育形态的典型风蚀坑类型,通过系统的风蚀坑形态测量和风蚀坑表面沉积物粒度分析,研究沙质草原风蚀坑表层土壤粒度特征。结果表明:各风蚀坑沙物质总体结构以细砂为主,其次是中砂,极细砂和粉粒含量很少,且除了未风蚀草原表土含极粗砂,其他风蚀阶段皆不含;不同阶段风蚀坑的土壤粒径频率曲线,除消亡阶段为极负偏外,其他阶段均表现为负偏,峰态变化趋势与分选性一致,砂粒分布集中程度依次为:未风蚀草地消亡阶段固定阶段裸地沙斑活跃发展活化阶段,按照分级标准峰态均为中等范围;研究区沉积物粒度组成比较均一,各发育阶段风蚀坑表层颗粒分布曲线型式基本一致,由于风蚀强度的增加,曲线偏向粗颗粒一侧,风蚀活动强度加大及植被破坏程度加剧引起风蚀坑表层砂粒粗化。     

Identification of sand and dust storm source areas in Iran

Sand and dust storms(SDS) are common phenomena in arid and semi-arid areas. In recent years, SDS frequencies and intensities have increased significantly in Iran. A research on SDS sources is important for understanding the mechanisms of dust generation and assessing its socio-economic and environmental impacts. In this paper, we developed a new approach to identify SDS source areas in Iran using a combination of nine related datasets, namely drought events, temperature, precipitation, location of sandy soils, SDS frequency, human-induced soil degradation(HISD), human influence index(HII), rain use efficiency(RUE) and net primary productivity(NPP) loss. To identify SDS source areas, we firstly normalized these datasets under uniform criteria including layer reprojection using Lambert conformal conic projection, data conversion from shapefile to raster, Min-Max Normalization with data range from 0 to 1, and data interpolation by Kriging and images resampling(resolution of 1 km). After that, a score map for the possibility of SDS sources was generated through overlaying multiple datasets under average weight allocation criterion, in which each item obtained weight equally. In the score map, the higher the score, the more possible a specific area could be regarded as SDS source area. Exceptions mostly came from large cities, like Tehran and Isfahan. As a result, final SDS source areas were mapped out, and Al-Howizeh/Al-Azim marshes and Sistan Basin were identified as main SDS source areas in Iran. The SDS source area in Al-Howizeh/Al-Azim marshes still keeps expanding. In addition, Al-Howizeh/Al-Azim marshes are now suffering rapid land degradation due to natural and human-induced factors and might totally vanish in the near future. Sistan Basin also demonstrates the impacts of soil degradation and wind erosion. With appropriate intensity, duration, wind speed and altitude of the dust storms, sand particles uplifting from this area might have developed into extreme dust storms, especially during the summer.     

策勒绿洲-荒漠过渡带风沙前沿近地表沙尘水平通量观测

沙漠地区近地表水平输送的沙尘物质通量及其随高度的变化是沙尘输送过程的重要表现特征。在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-荒漠过渡带风沙前沿平坦沙地的风沙观测场,利用BSNE集沙仪对近地表（2 m）不同高度沙尘物质的水平输送进行了观测,对其随高度变化特征进行了分析,并对近地表水平运动的沙尘通量进行了计算。结果表明：观测点沙尘物质的水平通量随高度的增加而减小,与高度的关系可用幂函数和指数函数表示;55%～58%的沙尘量在地表0.5 m高度以内传输;73%～75%在地表1 m高度以内传输;87%～89%在地表1.5 m高度以内传输;2010年5月25日至2011年5月24日,通过0～2 m高度的单宽总输沙量为1 846.7 kg•m^-1;其中PM80、PM50的输送量分别为1 192.0 kg•m^-1、387.9 kg•m^-1。