赵玉广[1]2003年在《华北地区沙尘暴天气形成机制的分析研究》文中提出利用PSU／NCAR MM5模式，对华北地区“2002．3．20”强沙尘暴天气过程进行了数值模拟，并利用模式输出的各物理量对沙尘暴进行诊断分析，得出了华北地区沙尘暴的形成、发展机制。结果表明：沙尘暴是在干旱少雨的有利的气候背景下产生的。斜压槽和蒙古气旋是触发这次强沙尘暴天气过程的重要的天气系统，高空斜压槽和强锋区促使了地面蒙古气旋的发展和冷锋的加强，诱发沙尘暴天气。高空急流及其下方的Ferrel环流起到了高层动量下传和加强低层锋区的重要作用。沙尘暴期间，对流层高层大值位涡下传现象十分明显。500hPaPV2负值中心与地面强沙尘暴中心基本一致，它对沙尘暴的落区和爆发时间能起到一定的预示作用。另外，本次强沙尘暴天气出现在基本稳定的大气层结之中。地形对比试验结果表明，蒙古高原的地形有利于高空低涡和地面气旋的发展，涡旋强度越强其影响越明显。所以，蒙古高原的存在利于华北地区沙尘暴的发生发展。
高维英[2]2007年在《2006年4月9～11日北方大范围沙尘天气数值模拟及诊断分析》文中认为本文首先利用地面观测资料对2006年4月9～11日北方大范围沙尘天气过程进行了沙尘路径及各路径上沙尘天气的类型作了分析，然后利用高空探测资料对各类型沙尘天气进行了高空影响系统的分析，给出了各路沙尘天气的天气学模型。利用我国自主研发的中尺度GRAPES—MESO数值预报模式，对本次沙尘暴天气进行了数值模拟，并利用模式输出结果，从热力、动力等方面对整个沙尘过程进行了诊断分析，着重对两路沙尘爆发过程中各物理量的演变特点进行了研究，得出了一些有新意的研究结果。为更进一步认识、研究和预报此类型的强沙尘天气提供了重要的科学依据。研究结果表明：(1)这次沙尘天气过程发生在极其有利的气候和天气形势背景下。前期气温偏高，降水偏少，冷空气活动频繁是沙尘爆发的有利气候背景。过程发生前欧亚大陆中高纬度形成倒“Ω”的流型，该流型中的横槽和锋区是形成此次沙尘天气重要的高空系统，蒙古气旋和冷锋是产生这次沙尘天气的地面系统。(2)通过对影响这次沙尘过程的地面系统分析，这次沙尘过程分为西路和西北路，西路是由阿尔泰山附近冷锋Ⅰ和锋前蒙古气旋所引起的沙尘天气，影响区域主要是蒙古国、内蒙、华北、东北；西北路是由天山附近的冷锋Ⅱ所形成的沙尘天气为西北路，主要影响区域是新疆东部、青海、甘肃、宁夏、陕西等地。(3)西路沙尘有两个强盛阶段，第一阶段在9日11：00～20：00，第二阶段主要在10日08：00～20：00，而9日20：00～10日08：00阶段是减弱消失期。西路沙尘第一阶段，强烈的高空辐散、位涡下注和暖平流对蒙古气旋的发展有重要的动力和热力作用。从高空系统来看，沙尘天气爆发在锋区、急流区的高空槽前；从地面风场来看，沙尘暴主要发生在气旋式环流南部的偏西大风里。该阶段沙尘暴属于蒙古气旋型。西路第二次强沙尘天气阶段，冷锋后冷空气的入侵和锋前蒙古气旋的维持是西路第二次沙尘天气爆发的主要地面系统。冷锋前的西北大风和蒙古气旋式环流南侧的西南大风为第二次沙尘天气的爆发提供了水平动力条件，属于冷锋和蒙古气旋混合型。(4)西北路纯干冷锋型强沙尘天气主要是由横槽转竖，槽后锋区内强烈冷平流所引起，沙尘暴发生在冷锋前的西北大风里。高空急流所形成的次级环流和冷锋前次级环流的耦合是西北路沙尘天气形成的重要的垂直动力条件。700hPa冷平流对西北路沙尘的贡献最大，冷平流在河西走廊的骤增对预报沙尘爆发时间有很好的指示意义。700hPa上PV2正值区的出现和移动变化可作为河西走廊低空急流的示踪，亦可作为预报西北路沙尘暴发生的重要指标。(5)本次强沙尘天气发生在大气层结稳定状态下。散度场、涡度场的分布与沙尘天气的发生发展密切相关。整个沙尘发生在高度场“Ω”流型头部宽广的阶梯槽区里，槽前500hPa以下存在强正涡度，500hPa以上为负涡度。槽前对流层中低层气流多辐合少辐散，辐合辐散相间的结构特征使强沙尘天气长久维持。两路沙尘爆发初期均表现为辐散的明显增强。高空急流对该次沙尘天气的发生有重要作用，高空急流以下的Ferrel环流的形成与发展起到动量下传和加强锋区的作用，Ferrel环流是沙尘暴产生的重要动力和热力机制。
张钛仁[3]2008年在《中国北方沙尘暴灾害形成机理与荒漠化防治研究》文中研究说明沙尘暴是在特定的地理环境和下垫面条件下,由特定的大尺度环流背景和天气系统所诱发的灾害性天气,主要发生在沙漠及其临近的干旱与半干旱地区。沙尘暴的频频发生是草原退化、土地荒漠化的指示器、加速器和催化剂,也是生态环境恶化的重要标志,具有重要的警示作用。世界范围内沙尘暴多发区位于中亚、北美、中非和澳大利亚,我国主要分布在西北及华北大部分地区,属于中亚沙尘暴区的一部分,是全球现代沙尘暴的频发区之一。开展对沙尘暴及其灾害的深入研究对我国生态环境建设和可持续发展,以及防灾减灾和应对气候变化具有非常重要的意义。鉴于此,论文首先对国内外沙尘暴研究进展进行了系统的回顾和归纳,提出了论文的研究内容和目标。然后,将地面气象资料、遥感资料、以及其他有关资料与数值模式相结合,研究了中国北方沙尘暴时空分布的特征;分析了影响沙尘暴发生发展的主要因素及其相互关系,在此基础上,探讨了沙尘暴灾害形成机理及其内在规律;研究了植被参数变化对沙尘起沙影响机理;通过对现有沙尘暴防治方法与政策的分析,提出了现有方法和政策所存在的弊端,探讨了我国防治沙尘暴的体制机制,提出了新的防治沙尘暴灾害的对策方案。主要研究结论如下:1.沙尘暴既是自然灾害,也是人为灾害,同时也是环境灾害(生态灾害)。我国北方大风频繁(尤其是春季),客观上为沙尘暴的发生、发展和强度变化提供了动力条件;长期干旱的背景和脆弱的自然生态环境,加之沙质地表广阔,以及独特的地形、地貌,成为有利于沙尘暴天气的孕灾环境;随着人口增加和人类对土地资源和水资源的不合理利用,对沙尘暴的发生具有加强作用,人类活动的干扰已逐渐成为沙尘暴频发的重要促发因素。总之,沙尘暴及其强度变化是气候因子(风)、环境因子和人类活动共同作用的产物。2.中国沙尘暴空间格局总体呈西南-东北分异。中国沙尘暴发生发展的重点区域在西北,并相对集中分布在新疆南部、西藏北部、青海中西部、内蒙中西部、甘肃、宁夏、陕西北部、山西北部、河北北部及河南部分地区。灾害发生的最大、最小年份和多年平均状况的影响界线分布基本一致,只是影响程度不同。沙尘暴影响重度区域从11月一直延续到次年6-7月,时间跨度很长,按年内变化趋势可以分为叁种类型和两个过渡带。影响较严重的省份达14个省(直辖市、自治区),影响面积达624万平方公里,占我国国土面积的65%,重灾区主要分布于西藏、新疆、内蒙、甘肃、青海和宁夏一带。近40—50年来,我国北方沙尘暴天气总体呈下降趋势,有四个区域呈上升趋势,范围比较小,分别是北疆西部,以昭苏为中心;青海西北部,以芒崖为中心;青海东部,以兴海为中心;内蒙古中部,以朱日和为中心。尽管沙尘暴频次总体上在降低,但强度在增加,近年来有增强的趋势。内蒙古的荒漠区沙尘暴发生频率高于草原区和农业区,农业区的沙尘暴下降趋势比较明显,农牧交错区的沙尘暴年变率较大,证明沙尘暴发生频率受下垫面生态环境状况的影响。朱日和是内蒙古沙尘暴发生频繁的站点。3.中国北方沙尘灾害是气象条件、生态环境和人类活动共同作用的结果。沙尘暴发生日数和持续时间与四季的降水、温度、植被覆盖度和大风日数具有很好的相关性。其中,与降水量和植被覆盖度呈负相关关系,与大风日数和温度呈正相关关系;特别是,上年夏季和本年春季的降水量,以及上年夏季的植被覆盖度和本年春季的温度相关程度最为显着。降水和温度主要通过影响地表植被覆盖度来影响区域沙尘暴的发生频率和持续时间。沙尘暴的频繁发生主要是由于降水的持续减少,使地表干燥及植被覆盖度降低造成的。影响春季、全年沙尘暴日数和年沙尘暴持续时间的各因子中,植被覆盖度的周期变化是影响沙尘暴频率的重要影响因子,其次是大风日数和降水量的影响,温度对沙尘暴的影响是最小的,但也是不可忽视的因子。大风日数和温度组成沙尘暴产生的动力因子,植被覆盖度和降水组成沙尘暴形成和搬运的阻力因子。动力因子远低于阻力因子,阻力因子是沙尘暴产生的内因所在,而动力因子是外因,当植被覆盖差,降水少,达到了沙尘暴发生的临界状态时,动力因素才能成为沙尘暴产生和搬运的主导因子,从而影响沙尘暴的产生和发展。可见,改善北方干旱半干旱地区的植被覆盖,恢复生态环境,是控制沙尘暴之根本。4.影响我国沙尘暴的沙源和移动路径。影响我国沙尘暴天气的主要沙源是起源蒙古国南部的戈壁地区,在途径我国北方沙漠或沙地时得到加强或补充,其次是我国境内沙源所致。影响我国沙尘天气的路径主要分为叁类:即偏西路径、西北路径和偏北路径。影响北京地区的沙尘暴路径主要是北方路径和西北路径,北方路径:内蒙古乌兰察布盟和锡林郭勒盟西部→浑善达克沙地→张家口→北京;西北路径:新疆东北部至内蒙古阿拉善盟北部→河西走廊→贺兰山分为南北两路→分别经毛乌素沙地和乌兰布和沙漠→包头、呼和浩特→张家口→北京。北京沙尘暴的主要沙尘来源为新疆东北部、阿拉善高原、鄂尔多斯、阴山北坡、浑善达克沙地和坝上高原,只有这些地区的生态环境得到改善,才能减缓沙尘暴对华北地区的影响。5.土地退化、草原沙化,植被覆盖度下降是沙尘暴发生发展的指示器、加速器和催化剂。土地利用/覆盖格局的变化,以及土地退化、荒漠化带来的植被覆盖度下降,导致生态环境安全水平大幅下降,是沙尘暴发生发展的指示器、加速器和催化剂。研究结果也表明,土地利用/覆盖变化及植被覆盖度与沙尘暴频次和强度变化有着显而易见的耦合关系,因此,遏制沙尘灾害的治本办法,不在于治理沙尘暴本身,而在于消除产生土地退化、生态安全下降的社会原因,处理好发展与生态环境建设的关系。6.采用沙尘天气集成数值预报系统,并与国家气象中心T213全球业务模式的嵌套,将T213模式的分析和预报结果为沙尘天气数值预报系统提供初始场和侧边界资料,着重从叶面积指数变化和植被覆盖度变化对风蚀起沙影响进行数值模拟研究,进一步探讨了植被参数变化对沙尘起沙的内在机理。7.分析了人类活动对中国北方荒漠化的影响。几千年来,特别是近代以来,由于人类人口数量的增加和人类活动增多,加剧了北方荒漠化的蔓延,并成为造成荒漠化的不断发展的主要原因。而人类活动主要是通过对水资源、植被、土壤和气候等方面加剧了我国西北地区荒漠化问题。8.引入市场机制,吸引社会力量,建立以企业为主体的中国北方荒漠化防治模式。研究提出,在现阶段,我国可以通过引入PPP机制,加强企业和政府部门的合作,解决荒漠化治理过程中的资金短缺、管理落后、效率低下等问题。为进一步有效的治理荒漠化,需要转变我国的政府转变为服务型政府;需要制定优惠的资金政策,明确的产权政策和生态补偿政策来引入市场机制;还需要健全荒漠化治理法律体系,明确各级政府的治理责任,加大对违法犯罪行为的处罚力度保护治理成果和进行持续的宣传教育。
王金艳[4]2006年在《沙尘模式优化与东亚沙尘天气量化分级研究》文中提出沙尘天气不仅是干旱、半干旱区及邻近地域的一种恶劣的灾害性天气,而且已经成为影响人类健康和经济发展的重要环境问题,因而倍受关注。为了进一步探讨沙尘天气的发生机理并提高对其的预报能力,本论文在综合前人有关风蚀起沙物理机制的基础上,利用邵亚平的沙尘模式系统,讨论了风蚀起沙的各种影响因子,并修正了模式敏感的关键物理量;首次将中国气象局建立的新一代沙尘天气监测网获得的沙尘观测资料应用于数值模式中,利用近两年的新资料估计和优化数值模式中沙尘浓度的初值场,提高了沙尘数值模式系统的预报性能;分析了不同国家同一种沙尘天气类型所表征的沙尘强度的差异,对东亚地区的沙尘天气分级量化,建立了沙尘模式预报定量结果与定性观测之间的相互对应关系,进而提出了一种对沙尘模式业务预报结果定量化评估和检验的新方法,使预报产品更适用于一线预报人员。主要的研究结果如下: (1)选取4种起沙方案的数值模拟检验结果进行比较发现,Shao(1996)、Marticorena and Bergametti(1995)的模拟结果明显大于实际的沙尘天气发生范围,尤其是Marticorena and Bergametti(1995)模拟结果远高于沙尘的实际起沙量;Lu and Shao(1999)起沙方案的模拟结果明显小于实际的沙尘天气发生范围,而只有Shao(2001)起沙方案模拟结果与沙尘天气发生的实际范围和强度较为一致,且该系统的预报产品与实况观测资料有较好的吻合,说明该起沙方案模式对发生在我国的沙尘天气具有较好的预报能力。 (2)本文充分考虑气温、风速、云和降水等对土壤含水量的影响,利用这些要素估算的土壤含水量替换了模式中原有的土壤含水量,对沙尘模式的模拟结果有较明显的改进。并针对该沙尘模式系统中将沙尘初值设为0的不足,用能见度估算大气中PM_(10)浓度和TSP的浓度,优化沙尘模式中沙尘浓度的初值场,使模拟结果更加接近观测实况。初值场的优化对沙尘模式24小时和48小时的模拟都有改进,而且对24小时的模拟改进效果优于48小时的模拟。当有大面积的沙尘天气发生后,尤其大范围沙尘暴天气发生之后,初值场的优化可使模式的模拟效果显着提高。 (3)以往的研究发现,朝鲜发布的沙尘暴的频数多于中国和韩国与其邻近的地区,这些现象表明亚洲地区对同一类型的沙尘天气所表征的强度在不同国家是有差异的。本文分析结果表明:强沙尘暴、沙尘暴天气的TSP和PM_(10)浓度,在我国和日本高于其它地区;扬沙和浮尘天气的TSP和PM_(10)浓度,印度半岛高于其它地区。强沙尘暴TSP浓度的最低值出现在朝鲜;沙尘暴的TSP浓度的最低
牛生杰[5]2004年在《沙尘气溶胶微结构及其对降水影响的观测和数值模拟研究》文中研究说明深入滕格里沙漠、巴丹吉林沙漠、毛乌素沙地等沙漠源地采用直接测量的方法对沙尘天气进行了综合观测。观测项目包括：微气象学测量、叁维风速测量、KB-120和Anderson采样、APS—3310A粒子谱仪以及太阳光度计观测，并用中子活化方法分析了沙尘气溶胶的元素浓度。利用所取资料，系统分析了不同强度沙尘天气条件下沙尘气溶胶质量浓度和质量浓度谱、粒子谱分布、光学厚度、化学组分等特征；综合分析了影响沙尘起动的诸物理因子在沙尘起动中的作用；用沙尘输送模式对一次沙尘暴天气造成的泥雨过程的形成机制进行了模拟。 历史气象资料统计分析表明，沙尘暴有其高发期(4、5月)和高发时段(14-20时)，14时到20时之间发生的沙尘暴约占沙尘暴总次数的66％。 扬沙和沙尘暴天气条件下，湍流动量通量和湍流感热通量都是重要的湍流交换，沙尘暴发生前近地层的超绝热不稳定对沙尘暴天气有加强作用。沙尘天气条件下σ_y和σ_z的日变化特征与沙尘天气起始时间有关。 银川、巴音浩特和通古淖尔叁地背景大气沙尘气溶胶粒子的数浓度谱和质量浓度谱均呈单峰型，服从对数正态分布，与城市污染物气溶胶的叁峰、双峰质量谱明显不同。浮尘、扬沙、沙尘暴天气条件下，平均数浓度和质量浓度是依次增加的，可相差4-7倍。沙尘气溶胶粒子谱分布还与地理位置有关。 背景大气、浮尘、扬沙、沙尘暴天气平均质量浓度依次存在倍数关系。从沙尘气溶胶TSP平均质量浓度来看，背景大气(82.8μg／m~3)、浮尘天气(356.4μg／m~3)、扬沙天气(1205.8μg／m~3)、沙尘暴天气(3955.3μg／m~3)，从中可以看出，浮尘天气TSP是背景大气的4.30倍，扬沙天气TSP是浮尘天气的3.38倍，沙尘暴TSP天气是扬沙天气的3.28倍。 沙尘天气下以亲地壳元素为主的气溶胶元素浓度均高于背景大气和浮尘天气，而且沙尘天气强度愈强，元素浓度的增加愈显着；背景大气、浮尘天气条件下亲地壳元素的浓度一般在10~(-1)～10~0μg／m~3量级，扬沙、沙尘暴时一般达10~1μg／m~3量级，特强沙尘暴时高达10~2μg／m~3量级。 在沙尘气溶胶中，亲硫元素和亲沉积层元素的富集程度均较高，元素的易挥发性常使其富集程度明显提高，污染元素易在细颗粒上富集。摘要 在浮尘、扬沙和沙尘暴天气下，大气气溶胶光学厚度迅速增大，同时浑浊度系数p增大和波长指数。的减小，可反应沙尘含量的增多和较大粒径含量的比例增大;并根据实际观测的沙尘粒子谱资料建立近地面层沙尘粒子的数浓度C。与p的正相关、沙尘粒子的空气动力学几何平均直径GMD与a的负相关关系。 产生沙尘暴的闽值风速在sms一，左右。沙尘暴的发生均伴随大、中尺度天气系统，主要是冷锋。从沙尘尺度谱和沙尘的沉降末速分析，出现沙尘暴，尤其是强沙尘暴时，系统中的上升气流可达每秒几米的量级，有时甚至更高。由于沙漠地表的热力强迫作用和地表的热力、动力的不均匀性，使得沙尘暴中的湍流输送比较强烈，加剧了尺度范围更广的沙尘粒子的向上输送。 沙漠和沙地上空，白天热力不稳定状态出现的频率高，超绝热梯度大，逆湿现象明显，净辐射主要用于发展湍流。在大、中尺度天气系统的上升运动的激发下，使不稳定层结积蓄的能量得以持续释放，发展对流运动，从而促使大量沙尘不断被卷起向上输送并随系统移运。大范围的强沙尘暴常发生于午后，其中沙漠地区强烈不稳定的热力层结特征是一个很重要的因素。 作为沙尘暴的物质源，其粒度组成、地表硬度、含水率，对沙尘暴的形成和强度变化有重要作用。 用叁维区域欧拉长距离输送模式与新的东亚黄沙起动模式相祸合，来模拟1998年4月15一16日发生在北京的强的泥雨过程。沙尘粒子谱分为9个尺度档，MMS提供必要的气象条件。结果表明叁维区域欧拉长距离输送模式与沙尘起沙模式结合，可以用来预报由抬升、输送、扩散和清除过程中的黄沙的浓度和尺度谱。观测结果与预报结果非常一致。输送过程的垂直分布清楚地表明小粒子在两个层次输送，一个接近地面，一个在对流层中层。黄沙的长距离输送和小雨是泥雨形成的原因。云物理和降水与来自沙尘粒子混合，尤其是小于Zpm的粒子，导致了华北地区泥雨的发生。
陶健红[6]2007年在《西北地区沙尘天气的气候特征及其影响研究》文中指出西北地区是世界上沙尘天气的高发区之一，沙尘天气对生态环境的影响已经引起了社会和政府的高度重视。本论文主要通过统计、诊断分析和数值模拟的方法对西北地区的沙尘天气及其影响进行了探讨。研究结果表明西北地区沙尘天气的气候特征是：西北地区大部分地方年平均沙尘日数在5天以上，50天以上的沙尘发生高频区主要集中在沙漠及周边地区。沙尘活动春季频繁，秋季较少。近46年年沙尘日数趋势总体上呈显着下降，沙尘天气高发区下降趋势更为明显。70年代中期开始由较多期跃变为一个相对较少期。当北太平洋地区位势高度偏低，青藏高原至新疆500hPa高压脊异常偏强，亚洲大陆中高纬高度场较常年偏高时，西北地区沙尘日数偏少，反之亦然。当春季太平洋海温表现为厄尔尼诺(拉尼娜)典型态时，同期沙尘日数偏少(多)。通过沙尘暴天气的天气学特点的诊断和模拟分析，找出沙尘天气的预报着眼点：伴随着强冷空气的入侵，地面蒙古气旋及其冷锋的强烈发展，中尺度切变线触发了沙尘活动。强沙尘暴发生在200hPa高空急流中心前部的出口区右侧。沙尘暴发生在不稳定的大气层结中，沙尘暴伴随有能量的积聚和释放过程。CUACE-Dust沙尘模式系统对沙尘天气有一定的预报能力。螺旋度反映了沙尘暴附近的动力场特征，将水平螺旋度、垂直螺旋度二者有机地结合在一起，可为沙尘暴预报提供参考依据，使沙尘暴天气的预报更具针对性。一方面，水平螺旋度更具预报指示性，另一方面，垂直螺旋度更倾向于反映系统的维持状况和系统发展、天气现象的剧烈程度。沙尘暴区上空垂直螺旋度的垂直分布为中高层负值，低层正值。随着正垂直螺旋度的加强且高度抬高，沙尘暴发展愈强烈。从时间演变上看，水平螺旋度正值区的加强时间超前于沙尘暴的发生。研究认为，沙尘天气对环境(空气质量、酸雨、辐射)有明显的影响。春季河西沙尘发生次数与同期兰州PM_(10)浓度呈显着正相关。通过定义指数的方法来定量评估河西沙尘活动对空气质量造成的影响，结果表明，兰州年度(3月，4月)PM_(10)质量浓度中的8.8％(13.9％，23.1％)是河西走廊沙尘活动向兰州输送PM_(10)颗粒的结果。青藏高原东北侧酸雨空间分布受沙尘的影响，沙尘活动频繁地区的降水pH值基本呈弱碱性或中性。沙尘较多的春季产生酸雨的概率小。沙尘活动可以使兰州、西峰站的降水pH值增加0.7。沙尘活动期间，大气浑浊度明显增加，沙尘活动对太阳辐射有明显的影响。与晴空日相比较，沙尘的散射辐射增加12.66-18.00％，净辐射下降6.68-45.79％、总辐射下降12.97-47.80％、反射辐射下降13.19-57.49％，直接辐射下降47.81-87.45％。在沙尘暴强盛期，各种辐射的强度都有显着的下降，对应的地面气温也有明显的下降。
陈亿[7]2013年在《近十年中国北方沙尘天气变化特征及其成因研究》文中研究指明中国北方包含了西风带气候区、高原气候区和东亚季风边缘气候区,有沙漠、戈壁、沙地和草原几种地貌类型。这一地区又是沙尘天气的频发区及重点影响区,因此对该区域沙尘天气特点的研究具有十分重要的意义。本论文通过2002年至2011年中国北方地区气象站点资料和卫星观测地表植被资料,分析近十年的沙尘天气变化特征,以及沙尘天气与地面风速和植被指数的关系,在于揭示气候变化如何通过起沙风速和地表植被变化来影响沙尘天气。特别是有关沙尘天气的形成与起沙风速、下垫面因子间定量的相互作用机制。研究结果表明：(1)中国北方沙尘天气与强风和植被变化都有关系：①近十年的沙尘天气相比较20世纪90年代又有了明显的减少,在2002年和2006年沙尘天气爆发频率较高,其它年份沙尘天气爆发频率比较低,沙尘天气爆发频率和强风频率有很好的关系,强风减少是近十年沙尘天气较少发生的原因之一。②沙尘天气与归一化植被指数(NDVI)的0.2等值线位置的变化有关,当其向东进时,地方地区地表植被覆盖减少,沙尘天气也频发；向西退时,北方地区地表植被覆盖增加,沙尘天气也减弱。③在不同区域的沙尘天气日数与强风日数和NDVI的关系不同,在植被较少靠近沙漠的地区,沙尘天气日数和强风日数有很好的正相关性,强风对沙尘天气的发生作用明显；在沙漠与草原的过渡地带,沙尘天气日数与NDVI有很好的负相关性,植被的变化对沙尘天气的发生作用明显。④当前一年或当年的降水偏少,导致植被指数减小,地表植被覆盖减小,一旦形成有利于强风的大气环流,导致强风增强,中国北方的沙尘天气可能增强；当降水偏多,植被指数增加,地表植被覆盖增加,并且强风偏弱,中国北方的沙尘天气就可能偏少。(2)强沙尘暴天气过程是各种天气尺度系统相互作用以及前期沙尘源区的植被低、土壤湿度低的结果,其天气系统越强,影响范围越广。①2010年3月19～22日的强沙尘暴天气过程是由高空东亚大槽,冷空气不断从冷槽的底部分离东移,地面冷锋和蒙古气旋明显发展东移南下影响所致。冷暖空气强烈的交换,形成了锋区前后的巨大气压、温度梯度,在动量下传和梯度偏差风的共同作用下,使近地层风速陡升掀起地表沙尘。沙尘暴天气首先出现在蒙古国及内蒙古西部,沙尘源区土壤湿度小,为沙尘暴的发生提供了有利条件。②中国北方除东北和新疆地区外均受到此次沙尘暴天气过程的影响,API显着升高,首要污染物均是可吸入颗粒物。其中3月20日银川、呼和浩特、大同、北京的API达到500,污染级别是V,空气质量为重度污染；西宁、济南、兰州的AP1分别是461、409、328,污染级别也是V,空气质量为重度污染。(3)内蒙古半干旱区朱日和地区地表植被参数的变化对沙尘天气发生具有重要指示作用：①2002年至2011年朱日和地区的春季平均风速为5.4m/s,临界起沙风速为9.4m/s,沙尘频率和起沙强风频率呈波动变化,沙尘频率和起沙强风频率有很好相关性。地表条件越差,越容易受风蚀,更容易发生沙尘天气。②通过分析夏季降水量、归一化植被指数NDVI、叶面积指数LAI和净初级生产力NPP与次年春季标准化天气频率NfDO的关系,发现当夏季降水量超过100mm, NDVImax超过0.24,LAImax超过0.3,NPPmax超过0.6gC/m2/day,NfDO很低,沙尘天气不易发生；而当夏季降水量、NDVImax、LAImax和NPPmax低于以上的阂值时,NfDO处于高值多,较易发生沙尘天气。③通过地表特征变化对沙尘天气的影响机制的分析,得出夏季降水量、NDVI、LAI和NPP的变化对来年沙尘天气有重要的影响,降水和地表特征通过夏季有效的降水促进了植物生长、夏季降水量、NDVI、LAI和NPP增大、来年春天土壤不容易侵蚀的机制影响沙尘天气不易发生。
褚金花[8]2014年在《两种典型灾害天气对我国相关地区空气质量影响的初步研究》文中研究表明沙尘天气和雾霾天气是两种灾害性天气,它们不仅对工农业生产产生严重的直接危害,而且对生态环境和人体健康也会造成极大的间接危害。因此,在环境问题日益突出的今天,深入研究其对空气质量的影响具有十分重要的意义。本文利用2004-2012年全国84个环境重点保护城市的API逐日数据、2004-2010年和田市PM10浓度监测资料、2008-2012年北京市PM10、SO2和N02的日均浓度资料、2000-2012年北京市API逐日数据、2000-2013年中国气象局常规气象观测资料(包括地面资料和高空资料)及2008年和2013年的NCEP/NCAR再分析资料,在分析了我国空气污染现状的基础上,选取典型地区分别探讨了沙尘天气和雾霾天气的变化特征,并就典型雾霾天气过程和沙尘天气过程进行了研究,揭示了沙尘天气和雾霾天气的形成机制及其对相关地区空气质量的影响。主要结论如下：(1)我国大陆七个区域中PM10作为首要污染物出现的频率均最高,S02次之,N02最小；首要污染物分别为PM10和S02时,七个区域API指数的季节变化为：冬季>春季>秋季>夏季,且PM10所对应的API值均高于S02所对应的值。夏季七个区域API值并无明显差异,冬季和早春由于燃煤采暖以及春季由于沙尘天气的影响,北方地区的API值明显高于南方地区；而七个区域中Ⅲ级及以上污染日出现频率最高的为西北地区和华北地区,因此选取其为本文的研究区域。(2)西北沙尘源区～和田地区的沙尘天气特征分析及其对PM10浓度影响的研究表明：3-8月份是沙尘天气的高发期也是PM1o浓度较高的时期,但是两者峰值出现的时间并不一致,沙尘天气日数在5月份最多,而PM10浓度在3月份最高,4月份略次之。进一步分析表明,不同类型沙尘天气对PM10浓度的影响存在明显差异：各月份浮尘日数均高于沙尘暴和扬沙日数,3月份和4月份浮尘天气日数占总沙尘天气日数的比例最大,且浮尘日PM10平均浓度最高。因此,与其他城市不同,和田地区严重的颗粒物污染主要是由频发的浮尘天气造成的。(3)华北雾霾高发及沙尘影响区～北京地区雾霾天气和沙尘天气特征分析及其对污染物浓度影响的研究表明：北京地区全年都有雾霾天气和沙尘天气发生,其中,雾霾天气发生日数从1月份之后逐渐减小并在3月份达到最小值(3d),4～9月份变化不大维持在3.5d左右,10～12月份明显增加,最高值出现在11月份(7.1d)；一天当中雾和霾在各时段出现的频率不同,雾主要出现在23时～次日08时期间,霾主要出现在08～20时期间；沙尘天气日数的高发期主要集中在3～5月份,峰值出现在3月份,谷值出现在9月份,春季发生的沙尘天气日数约占全年的67%。北京地区中度重污染及重度污染日数的年变化呈现双峰特征,主峰值出现在3月份,主要是沙尘天气影响所致；次峰值出现在11月份,主要是雾霾天气影响所致。此外,雾霾天气发生时使北京地区PM10、SO2和NO2叁种污染物浓度均升高,而沙尘天气发生时仅使北京地区PM10浓度明显升高,使SO2和NO2的浓度降低。(4)为了进一步探讨北京地区雾霾天气和沙尘天气的形成机制及其对空气质量的影响,分别对典型雾霾天气过程和沙尘天气过程的特征进行了研究,结果表明：从大范围环流形势来看,持续雾霾天气期间高空以纬向环流为主,无明显的冷空气活动,地面处于弱气压场控制中,水平气压梯度较小；从相关气象要素和污染物浓度的变化特征来看,雾霾天气期间北京地区相对湿度大、逆温厚度和逆温强度较大、地面风速较小,在冷空气过境之前,污染物浓度达到最大值,由此说明这几种气象因素既是造成强雾霾天气的关键气象条件,同时也是在特定环流背景下导致重污染的主要气象成因。强沙尘天气过程是由于高空冷槽底部不断有冷空气分裂东移,地面蒙古气旋明显发展东移所引起的,强烈的西北气流将沙尘源区的大量沙尘携带至下游地区并逐渐沉降。受此次强沙尘天气过程影响,北京地区出现沙尘暴,PM10浓度明显升高,空气污染级别达Ⅴ级。基本探明了这两类污染天气的成因及其空气污染机理,为其预报及预防提供参考依据。
李锦荣[9]2011年在《基于RS和GIS的沙尘暴灾害风险评价研究》文中指出文章以区域灾害理论为基础,应用RS和GIS技术手段,通过对沙尘暴灾害特性的分析,对致灾因子、孕灾环境和承灾体指标的筛选,最终建立沙尘暴灾害致灾因子危险性评价指标、孕灾环境危险性评价指标和承灾体脆弱性评价指标,以层次分析法和模糊综合评判构建沙尘暴灾害评价模型,以县域为基本单位分析了锡林郭勒盟1981-1990年、1991-2000和2001-2010年叁个时期沙尘暴灾害综合风险,全文结论如下：(1)锡林郭勒地区春季沙尘暴占全年的77.28%,季节特征明显。一年沙尘暴的发生主要集中在3、4和5月沙尘暴,尤其4月份沙尘暴发生次数为全年最高(占40.74%),6月以后沙尘暴发生次数极具下降。1971-2000年沙尘暴发生频率呈递减趋势,进入到2001年后沙尘暴发生频率增加；空间分布总体趋势由西向东逐渐递减,多发区中心位于西部(苏尼特右旗、苏尼特左旗和朱日和)。各站点沙尘暴年际变化波动差异明显,西部地区波动高于东部地区。(2)通过综合模糊评价的方法获得锡林郭勒盟各旗县叁个时期(1981-1990年、1991-2000年和2001-2010年)的沙尘暴致灾因子危险性等级。总体而言,第一时期和第叁时期沙尘暴致灾危险性高于第二时期,在时间序列上表现出高-低-高的趋势。就空间相对而言,东部北部(乌拉盖和东乌珠穆沁旗和西乌珠穆沁旗)处于低危险性和较低危险性区域；中部地区(阿巴嘎旗和锡林浩特市)处于较低危险区域,而西部(苏尼特左旗、右苏尼特旗、朱日和)以及南部五旗县(镶黄旗、正镶白旗、正蓝旗、多伦县和太仆寺旗)在较低度、中度和较高度危险去之间变化,这几个旗县在同一时期致灾危险性高于其他旗县。(3)沙尘暴灾害的孕灾环境的危险性的评价,采取分层处理的方式,将沙尘暴灾害的孕灾环境分为气候背景环境和下垫面环境。在气候背景环境中利用因子分析,通过气象站点的风速、起沙日数、气温、降雨量、地温等筛选出与沙尘暴日数相关性较高的指标,通过因子分析的方法利用最大方差旋转后最终确定出叁个综合因子(动力因子、湿润因子和热力因子),构建了沙尘暴灾害气候孕灾环境的危险性指数。下垫面孕灾环境指标的选取,从沙尘暴灾害的形成机理出发,结合前人多沙尘暴的研究,从沙源地、土地利用方式、土壤的可蚀性、植被盖度和积雪指数五个方面构建孕灾环境危险性指数。最终确定叁层次的指标体系,完成沙尘暴孕灾环境危险性指标体系的构建。对锡林郭勒盟孕灾环境危险性分析,结果显示：锡林郭勒盟地区主要处于较低度、中度和较高度危险性3个等级,第一时期叁个等级分别占锡林郭勒盟面积的42.64%、23.46%和18.29%；第二时期占锡林郭勒面积的45.50%、21.57%和17.76%,同比减少。第叁时期占林郭勒面积的39.11%、35.25%和19.11%,同比增加。沙尘暴孕灾环境危险性最高等级主要分布在锡林郭勒盟西部(苏尼特右旗和朱日和地区),叁个时期面积分别占锡林郭勒盟面积的2.02%、0.36%和0.51%。通过孕灾环境危险性时空分布的异质性可以得知：植被盖度、积雪指数和土地利用方式的转变是造成叁个时期孕灾环境危险出现高-低-高趋势的主要原因。气候因素(动力因子、湿润因子和热力因子)和土壤自身可蚀性是孕灾环境危险性在空间分布上呈由西向东逐渐递减的直接原因。植被盖度季节变化和积雪指数季节变化是影响沙尘暴孕灾环境季节变化的主要因素。(4)沙尘暴灾害的承灾体脆弱性指标主要围绕着对农业、林业、牧业、工业、通讯和交通运输以及对人民生命财产和健康选取指标考虑,选取人口密度,耕地百分比、大牲畜比例、载畜量、交通线路密度、叁个产业生产总值百分比以及万人拥有床位和医疗技术人员数,去分析锡林郭勒盟沙尘暴承灾体脆弱性。结果显示：叁个时期锡林郭勒盟地区的承灾体脆弱性表现出逐渐降低的趋势。特别是南部五个旗县以及中部锡林浩特和东部的东乌珠穆沁旗降低趋势明显。人口增长速度减缓、牲畜存栏头数和超载率得到一定控制、牧民纯收入逐年增加(特别是在2000年以后牧民的收入增速加快)、城市化进程得到合理发展,产业结构由以第一产业为主导的产业结构逐步发展成,以第一产业为特色产业,二叁产业并重发展,叁大产业(二连浩特除外)比例近乎3：4：3,产业结构由农牧业为主的产业逐渐向合理化、多元化的产业结构转型。这一切的变化依赖于社会的发展和国家在锡林郭勒盟实施京津源风沙治理工程和退耕还林还草工程,使得该地区的生产经营方式、生活方式、产业结构、人均收入和收入来源结构发生质的变化。京津源风沙治理工程和退耕还林还草工程对降低该地区承灾体脆弱行起到积极作用。(5)通过锡林郭勒盟沙尘暴致灾因子危险性、孕灾环境危险性和承灾体的脆弱性分析,构建沙尘暴风险评价体系,通过风险等级分区矩阵,最终获得锡林郭勒盟沙尘暴灾害风险评价图。总体而言,叁个时期锡林郭勒盟主要处于中度风险和较低度风险区。第一时期和第叁时期锡林郭勒中东部(锡林浩特、东乌珠穆沁旗西乌珠穆沁旗)和西部的二连浩特处于较低风险区域,其余各旗县处于中度风险区。第二时期风险度有所降低,东乌珠穆沁旗由较低度风险降低为低风险,阿巴嘎旗由中度风险区域向较低度风险区域转移。
赵玉广, 沈桐立[10]2006年在《华北地区一次强沙尘暴天气的数值模拟及诊断分析》文中研究指明利用PSU/NCARMM5模式,对华北地区“2002.3.20”强沙尘暴天气过程进行了数值模拟和诊断分析。结果表明:斜压槽和蒙古气旋是触发这次强沙尘暴天气过程的重要的天气系统;高空急流及其下方的Ferrel环流起到了高层动量下传和加强低层锋区的重要作用;沙尘暴期间,对流层高层大值位涡下传现象十分明显,500hPaPV2负值中心位置对沙尘暴的落区和爆发时间能起到一定的预示作用;地形对比试验结果表明,蒙古高原的地形有利于华北地区沙尘暴的发生发展。
参考文献：
[1]. 华北地区沙尘暴天气形成机制的分析研究[D]. 赵玉广. 南京气象学院. 2003
[2]. 2006年4月9～11日北方大范围沙尘天气数值模拟及诊断分析[D]. 高维英. 兰州大学. 2007
[3]. 中国北方沙尘暴灾害形成机理与荒漠化防治研究[D]. 张钛仁. 兰州大学. 2008
[4]. 沙尘模式优化与东亚沙尘天气量化分级研究[D]. 王金艳. 兰州大学. 2006
[5]. 沙尘气溶胶微结构及其对降水影响的观测和数值模拟研究[D]. 牛生杰. 南京气象学院. 2004
[6]. 西北地区沙尘天气的气候特征及其影响研究[D]. 陶健红. 南京信息工程大学. 2007
[7]. 近十年中国北方沙尘天气变化特征及其成因研究[D]. 陈亿. 兰州大学. 2013
[8]. 两种典型灾害天气对我国相关地区空气质量影响的初步研究[D]. 褚金花. 兰州大学. 2014
[9]. 基于RS和GIS的沙尘暴灾害风险评价研究[D]. 李锦荣. 北京林业大学. 2011
[10]. 华北地区一次强沙尘暴天气的数值模拟及诊断分析[C]. 赵玉广, 沈桐立. 中国气象学会2006年年会“中尺度天气动力学、数值模拟和预测”分会场论文集. 2006