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。     

塔克拉玛干沙漠大气降尘粒度特征——以塔里木沙漠公路沿线为例

选择塔里木沙漠公路沿线典型下垫面,通过连续野外定点观测、室内粒度分析等手段,研究塔克拉玛干沙漠腹地与复合纵向沙垄区不同地貌部位近地表大气降尘的粒度特征及其空间分异规律.结果发现:沙漠公路沿线大气降尘的平均粒径在3.28Φ～3.47Φ之间,以细砂、极细砂为主,粒径分布呈双峰态,表明降尘来源的多样性.沿线不同下垫面降尘中粒径＜50μm的细粒物质组成差异明显,位于沙漠北部和中部开阔的垄间区是沙尘的潜在源地.复合纵向沙垄区不同地貌部位的降尘细粒物质组成(粒径＜50μm)差异明显,垄间区降尘中的细粒物质含量最高.非尘暴降尘较之尘暴降尘偏细,粉砂和黏土含量更多,分选性更差.大气沉降颗粒的粒度分形维数可以从整体上反映出颗粒物的粒度分布和级配特征,是描述大气沉降颗粒物粒度特征的重要指标.     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴过程贴地层梯度输沙样粒度特征分析

利用2007年4月22日塔克拉玛干沙漠腹地一次沙尘过程采集的贴地层梯度输沙样,应用Malvern MS2000激光粒度分析仪进行实验测量。结果显示:平均粒径在100μm附近分布,按梯度层阶越向上颗粒分选越好,粒度曲线呈单峰正偏,极细沙比重最大。对比两个采样点,位于沙丘顶部的B点比位于平坦沙地的A点粒度分布范围更广。     

塔克拉玛干沙漠北缘沙尘暴源区地表沉积物粒度特征

研究表明,在肖塘地区,地表沙主要以细砂(0.125～0.25 mm)为主,占48.35%,极细砂(0.062 5～0.125 mm)占30.05%,中砂(0.25～0.5 mm)占14.34%,粉砂(0.003 9～0.062 5 mm)占6.09%,同时丘间沙有黏土(0.000 02～0.003 9 mm)存在,含量在0.5%～0.8%;以细砂为主是造成肖塘地区沙尘暴结束后,很少出现浮尘天气的主要原因,也是造成该地沙尘暴主要以就地起沙为主,只有少数几次较强的天气系统形成远源沙尘暴;沙丘砂样分选良好,标准偏差(σ1)为0.61,其次是胡杨林带和生态防护林带,分别为0.65,0.69,古河床的砂样分选最差为1.31,河床沉积土为1.64;沙尘暴输沙贡献以沙为主,河床裸露面积小,表土胶结紧实,对沙尘暴沙源贡献不大.     

从沙尘暴降尘中元素的富集因子追踪元素的来源及对环境的影响

采用中子活化法和X射线吸收-沉降法对发生在中国甘肃武威地区的一次沙尘暴降尘中的29种元素的含量进行了分析,并分别以此次沙尘暴源区、传输过程中经过地区的不同土壤类型的元素背景值为参考,分别计算了沙尘暴降尘中29种元素的富集因子,研究了不同土壤类型间元素富集因子的相关性,探讨了各元素的主要来源:元素As,Br,Ca,Cr,K,La,Sm,Ta,U,W,Zn的富集因子均大于2,说明它们可能有外来源。外来源主要是由采矿等人类活动造成。过量的这些元素随风迁移并沉积有可能污染环境并产生危害;元素Ce,Co,Cs,Dy,Fe,Mn,Na,Rb,Sc,Tb,Th,Ti,V,Yb的富集因子均接近于1(0.8～2),说明这些元素主要来自自然界本身,而且性质较稳定;元素Eu,Mg,Hf的富集因子均小于0.8,说明这些元素可能随水平移或向土壤深处下移。研究结果可作为沙尘暴对环境的影响的科学依据。     

内蒙古土默特平原降尘特征研究

内蒙古中西部是中国主要的沙尘暴源区,该区每年春季会发生多次沙尘天气,其中有些是强沙尘暴天气。本文对2005年5月10日发生的沙尘暴天气进行观测,并在内蒙古土默特平原和林格尔县盛乐开发区内蒙古师范大学教学楼区进行采样,通过对降尘样品进行分析,其结果表明:此次沙尘暴其降尘的粒径分布范围广,从1mm到<0.001mm均有分布,降尘物集中在0.25-0.05mm之间,其占整个采集样品的63.39%;其它各粒径分布段的总和为36.61%。降尘采样物质地属细砂土,这与采样地紧靠沙尘源地有关。电镜扫描观测表明,颗粒物搬运距离近,磨圆程度低。这种沙尘暴天气对土默特平原的工农业生产及人们的日常生活均会产生很大影响,所以对其进行预报,并进行预防,将会减少工农业生产中的损失,降低对人们日常生活的不良影响。     

西安市冬季大气降尘中PAHs污染特征及评价

为了解西安市冬季PAHs(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,多环芳烃)沉降污染,采集各功能区2017年11月至2018年1月的大气降尘,应用高效液相色谱仪测定16种PAHs含量,分析PAHs组成特征、污染水平、生态和健康暴露风险并估算其沉降通量。结果显示:西安市冬季大气降尘中PAHs含量范围为10.22～63.90μg/g,平均值为30.11μg/g,大气降尘中∑PAHs含量在灞桥热电厂最高。不同功能区样点的大气降尘中PAHs的组分构成存在差异,工业区样点的高分子量PAHs占比较高,文教区和旅游区样点的低分子量PAHs占比相对较高。冬季各月份大气降尘通量、∑PAHs沉降通量和∑_7CPAHs沉降通量均在工业区样点中最高。大气降尘通量与∑PAHs沉降通量之间存在较强相关性。基于BaP的毒性当量浓度和生态效应区间法对PAHs的潜在风险评价结果显示,西安冬季大气降尘中PAHs处于中等或较高生态风险。PAHs暴露的健康风险ILCR模型结果显示,西安市冬季大气降尘中PAHs在三种暴露途径下对儿童和成人的ILCR_总值除个别样点低于10~(-6),其余均在10~(-6)～10~(-4)之间,表示存在人体可耐受的致癌风险。     

河岸沙丘粒度分布特征

沙丘沉积物粒度特征分析是研究风沙地貌过程的主要内容之一。通过野外实地考察与测量,并沿盛行风向对西辽河平原西部响水河两岸的河岸沙丘进行样品采集,经室内激光粒度仪测试,研究河岸沙丘的粒度分布规律。结果表明:1响水河东岸沙丘粒径粗于西岸沙丘。东岸沙丘由迎风坡脚到背风坡中下部粒径总体变细,从两侧坡脚到丘顶分选性逐渐变好。西岸沙丘由两侧坡脚到丘顶粒径变细,偏度趋于正偏,分选均较好。河流砂最细,其平均粒径总体细于东、西岸沙丘砂,分选性好于东岸沙丘,差于西岸沙丘。2东岸沙丘受河流与风力作用可以从较深地层获取沙源,西岸沙丘主要受风力作用从较浅地层获得沙源。     

大气降尘磁学特征对城市污染源的指示

本文应用环境磁学方法研究了兰州市区大气自然降尘的磁学特征。结果表明:兰州市大气降尘中磁性矿物含量较高,主要含有磁铁矿和磁赤铁矿,并伴有少量赤铁矿,磁性矿物颗粒较粗,为准单畴颗粒;兰州市自然粉尘背景值较高,但市区污染物仍以人为源为主,尤其在冬季采暖期间最为显著,且在春、夏季节,兰州市的污染仍以人为源为主,与通常认为兰州市污染冬季以燃煤为主,春、夏季以粉尘为主的模式有较大差异。     

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.     

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。     

一次区域性强沙尘暴天气物理量诊断分析

2010年4月24-25日甘肃河西走廊地区出现了自2001年以来强度最强、影响地域最广的一次区域性强沙尘暴天气。为了进一步探讨这次强沙尘暴形成的物理机制,文中采用NCEP/NCAR1°×1°每天4次再分析资料,计算了沙尘暴出现之前和出现时的垂直螺旋度、高空急流、垂直速度、涡度平流、温度平流等物理量。通过分析得出:出现沙尘暴时垂直螺旋度存在着上负下正的分布特征,更加有利于强对流天气的发生;高空强急流带呈南北向的分布,是引导北方强冷空气南下的主要因素;低层垂直速度的不断增大为大气上升运动提供了较好的动力条件;正涡度平流的合理配置,促使冷槽加深发展;低层冷温度平流的增强,使得地面冷高压强度加强。各物理量场的这些特征,为今后沙尘暴天气的预报提供启示和参考。     

兰州市区地下水矿化度分布特征及成因分析

以兰州市地下水样宏量化学组分测试结果为依据,采用统计分析和对比分析方法,研究了兰州市区地下水矿化度的分布及其成因。结果表明:现状条件下研究区地下水矿化度(TDS)普遍偏高,变化范围在340至18300mg/L之间,平均值为2212mg/L。广泛分布的第三系地层是地下水盐分的重要来源,开采引起的地下水位下降是引起市区水源地地下水矿化度升高的重要驱动因素,工业污染是引起地下水矿化度升高的潜在因素。     

兰州市春季沙尘气溶胶质量浓度的若干研究

通过对兰州地区春季大气背景、浮尘、扬沙、沙尘暴天气的大气采样 ,得到了不同天气状况下大气气溶胶的浓度、PM1 0 的粒径分布及大气气溶胶的分布规律     

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.     

“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。     

兰州经济区土地利用空间结构变化分析

兰州经济区位于西陇海-兰新经济带甘肃段中段,是黄河上游经济区的核心。本文在全面分析了兰州经济区1990~2000年土地利用数量变化、空间变化的基础上,提出了今后兰州经济区土地空间结构优化的思路,从而为土地资源的管理和持续利用提供有效的决策支持。     

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。