影响中国北方特强沙尘暴的环流系统分型研究

使用中央气象台出版的历史天气图资料,对1957～2002年发生在我国北方的33次特强沙尘暴过程的环流系统进行了分析研究,重点分析研究了环流系统的热力和动力结构、活动特征及高低层系统的相互配置;在此基础上,以形成触发沙尘暴强风的主要地面环流系统为依据,通过分类归纳,将形成我国北方特强沙尘暴的环流系统,划分成纯强干冷锋型、蒙古气旋与干冷锋混合型、蒙古冷高压南部倒槽型和干飑线与冷锋混合型4种类型。研究结果指出纯强干冷锋型的冷锋具有典型的2型冷锋的垂直结构,冷锋后有强大的气压梯度,冷平流强烈,锋后为西北大风,沙尘暴带为西北东南方向。蒙古气旋与干冷锋混合型以蒙古气旋的强烈发展为主要特征,气旋强烈加深,在地面强风形成中起着重要作用,气旋暖区及冷锋后为西南大风或偏西大风,沙尘暴带自西向东延伸,与气旋中心移动路径关系密切,冷锋后降温较弱。蒙古冷高压南部倒槽型强沙尘暴是由蒙古冷高压与河西暖倒槽相互作用形成强盛东风触发的,沙尘暴区范围较小,但稳定少动,持续时间较长。干飑线与冷锋混合型强沙尘暴是由冷锋前干飑线或中尺度低压扰动和冷锋相伴影响造成的,它可以和第、类同时发生,第、类天气尺度环流形势是产生该类强沙尘暴的环流背景。文章给出了各类特强沙尘暴的天气学概念模型。     

近50年中国北方沙尘暴空间分布格局的动态变化研究

通过对我国北方地区的344个气象台站(1954年-2005年)的沙尘暴日值资料来分析我国沙尘暴的空间分布格局及变化趋势.研究结果表明:我国沙尘暴主要分布在河西走廊,南疆瓮地南缘,内蒙古地区以及宁夏盐池等地.我国北方地区沙尘暴发生的频率呈现先减少后增加继而再减少又增加的‘W'型趋势发展,自20世纪50年代减少,60年代沙...     

我国北方沙尘暴活动对全球变暖的响应

北方沙尘暴与全球变暖的关系已成为研究的热点。文中利用1961～2006年中国北方沙尘暴多发区,包括西北地区的（内蒙古自治区,新疆自治区,宁夏自治区,青海,甘肃）和华北地区（河北）的71个站点,近46年的年均温统计资料,以及6个省区沙尘暴年平均天数,采用相关分析,线性分析,5年滑动平均,滑动t检验法等方法,分析了近46年...     

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。     

2002年3月20日沙尘暴天气的影响系统、起沙和输送的数值模拟

近年来,东亚地区严重沙尘暴的频发趋势,使沙尘暴成为当今社会广泛关注的重大生态和环境问题。本文利用一个以较高精度的地理信息数据为基础、具有清晰风蚀物理学概念的沙尘暴数值模式集成系统,对2002年3月19～22日主要沙尘暴事件的气象背景条件、起沙源、起沙率以及沙尘输送进行了模拟和较为细致的数值分析,并将结果与常规气象观测和卫星资料进行了对比。结果表明该模式对气象背景、沙尘源和沙尘输送的空间分布和时间演变有较好的模拟能力;起沙区域主要是蒙古国的巴彦洪戈尔省南部、南戈壁、东戈壁省,我国内蒙古阿拉善盟地区、锡林郭勒盟地区、甘肃北部和青海北部;起尘量最大的中心在内蒙古阿拉善盟地区的巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠,平均达15mgm-2s-1;沙尘输送主要发生在对流层低层,在垂直运动较强的地方可以向上输送到500hPa。     

我国北方春季沙尘暴的异常及其对冬季青藏高原地面感热的响应

本文选用中国178个常规气象观测站建站～2000年历年春季沙尘暴日数资料,分析了近50年来中国北方春季沙尘暴的气候特征。在此基础上进一步揭示了我国北方沙尘暴的形成、发展以及造成的危害。结果表明我国北方春季沙尘暴存在东西反位相差异,近50年来,春季沙尘暴日数总体趋势在减少,但20世纪末又有明显的回升趋势。这不仅与影响我国北方的冷空气路径有关,还与青藏高原冬季地面感热的异常密切相关。     

导致一例强沙尘暴的若干天气因素的观测和模拟研究

利用常规观测资料和数值模拟方法对影响2001年4月6-8日强沙尘暴天气发生的若干天气因素进行了研究。结果表明在本次“锋面气旋型”沙尘暴过程中,气旋冷锋是引发强沙尘暴的主要系统,冷锋过境对沙尘暴的触发作用远强于气旋发展。冷锋的动力学特点决定其常与强沙尘暴伴随。影响沙尘暴的诸多天气因素中,影响地面大风形成的有效动量下传机制为高空急流下沉支使高空动量下传至对流层中层,其下方形成的深厚混合层使这一动量继续下传到地面。“混合层”从本质上反映了有利沙尘暴形成的大气层结特征,深厚混合层的是否形成很大程度决定着沙尘暴的强度。本次过程深厚混合层的形成是长时间地面加热的结果,这也是特强沙尘暴仅发生在内蒙古中部偏北地区而不是下垫面条件更为适宜的内蒙古西部的原因。混合层空气的平流对内蒙古中部偏北地区深厚混合层的形成具有相当的贡献,其影响程度与地形分布密切相关。地面热通量试验表明地面加热对冷锋过境时上升运动的强度、深厚混合层形成、高空动量下传等具有重要影响,并因此影响沙尘暴强度。     

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。     

一次双急流型沙尘暴过程的数值模拟与诊断

利用MM5模式对2001年4月8～9日的双急流型沙尘暴天气过程进行了数值模拟和诊断分析,结果发现:此次沙尘暴过程中有强的西风动量下传,动量下传主要由北支急流完成;在沙尘暴发展旺盛阶段,南、北两支急流低层的南风和北风分量之间产生的辐散促进了高层动量下传,而高层南北两支急流南风分量的加强和贯通引导南方暖湿气流向北输送,抑制了沙尘暴的发展.南北两支急流的共同作用是造成该次沙尘暴的重要原因,北支急流产生了直接的作用,南支急流有间接的影响.250 hPa两支MPV1正的大值位涡区与南、北两支急流有很好的对应关系,在沙尘暴区域前部,对流层高层存在对称不稳定.     

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1.0数据集和日值气象数据,结合极端气温指数,辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法,探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征,研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明：① 1982—2015年中国北方生长季NDVI以0.002·（10a）^-1的速率上升（P<0.05）,ESMD（极点对称模态分解方法）显示生长季NDVI波动上升;针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势,栽培植被增速最快,针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。② 空间上,NDVI显著增加区域超过全区的33%,主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区;显著下降区域仅占12%,主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③ 极端气温指数中,除TNmean（日最低气温平均值）和TNn（日最低气温极低值）呈上升趋势外,其余冷极值指数均呈下降趋势;所有暖极值指数均呈上升趋势;其他指数中,DTR（气温日较差）呈减小趋势,GSL（生长季日数）呈增加趋势。④ 中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明,冷极值指数中NDVI与FD0（霜冻日数）、TN10p（冷夜日数）、TX10p（冷昼日数）呈显著负相关（P＜0.05）,与TNmean呈显著正相关（P＜0.01）;NDVI与所有暖极值指数呈正相关,与TR20（热夜日数）、TXmean（日最高气温平均值）、TX90p（暖昼日数）以及TN90p（暖夜日数）存在显著相关性（P＜0.05）;NDVI与GSL呈显著正相关（P＜0.05）。⑤ 天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异,主要与SU25（夏季日数）呈显著负相关（P＜0.05）。