内蒙古科尔沁沙地临界起沙阈值的范围确定

临界起沙阈值可表征地表土壤的可蚀性,是风蚀起沙研究中非常重要的物理量之一。基于微气象学方法,将沙尘浓度和垂直沙尘通量均开始增加且至少持续0.5 h所对应的摩擦速度(或风速)确定为临界起沙摩擦速度u_*t(或临界起沙风速U_t)。利用内蒙古科尔沁沙地地区2010-2013年春季大气环境综合观测资料,分析了不同沙尘天气过程(扬沙、沙尘暴和强沙尘暴)起沙阶段沙尘浓度和垂直沙尘通量随摩擦速度的演变特征,精细确定了该地区临界起沙摩擦速度(u_*t)和临界起沙风速(U_t)的范围分别为0.45±0.20和6.5±3.0 m/s,同时讨论了不同起沙判据对确定临界起沙阈值产生的影响。相比而言,采用的起沙判据尽可能地排除了沙尘输送和沉降过程的影响,适用于不同的沙尘天气类型,使沙尘粒子进入大气的起沙结果更趋于合理,其结果可为建立统一、合理的起沙判据提供参考。     

几种起沙方案对东亚风蚀起沙模拟的比较

针对源区起沙的不确定性,整理并选取了国际上最具代表性的几种起沙方案,结合中尺度气象模式MM5V3．7输出的高分辨率气象资料,将其应用于东亚地区一次强沙尘暴天气过程的源区起沙模拟研究,利用地面观测实况和卫星监测图像资料,比较了它们对东亚起沙源的模拟效果和差异。结果表明,两种起沙方案的模拟效果较好且性能稳定。     

对流起沙的研究进展

对流起沙是一种由热力对流湍流直接夹卷沙尘进入大气的起沙机制，由于其频繁发生，长期累积的沙尘排放贡献不可忽视。根据国内外研究现状，总结归纳对流起沙的发生机理和影响因素，介绍目前相关的参数化方案，并从发生条件和起沙通量等方面分析对流起沙与跃移起沙、尘卷风的异同。最后，对对流起沙的野外观测和参数化方案改进等方面提出建议：应加强对流起沙潜在活跃区的观测及比较不同沙源地对流起沙的特征，进一步构建土壤湿度、植被覆盖等影响因素的修正函数以提升模式模拟性能。     

内蒙古科尔沁沙地起沙近地层动力学阈值的试验研究

利用内蒙古科尔沁沙地沙尘暴探测与监测试验站2008年和2009年春季沙尘和近地层观测资料,研究了不同沙尘天气条件下沙尘浓度随摩擦速度的变化规律,对比分析了不同天气(晴天、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴)入射短波辐射和净辐射的演变,并利用两层高度沙尘浓度差,区分局地起沙和非局地起沙,有效地避免了沙尘水平输送引起的起沙阈值的低估。结果表明,起沙前,摩擦速度和沙尘浓度数值都较低;临近起沙阶段,摩擦速度迅速增大而沙尘浓度基本保持不变;起沙时,摩擦速度数值较高,沙尘浓度迅速增大;沙尘天气减弱阶段,沙尘浓度随摩擦速度近似呈线性减小。科尔沁沙地春季临界起沙摩擦速度u*t和临界起沙风速ut分别为0.62m.s-1和9.5m.s-1,扬沙、沙尘暴和强沙尘暴天气的起沙阈值依次略有增加。与晴天天气相比,沙尘天气到达地面的短波辐射和净辐射明显减少。     

沙被生态系统水平结构成带性研究

不同空间尺度的地理单元都有成带性的表现。研究沙被生态系统的成带性,对于深化沙被生态系统空间结构规律性的认识及其保护、修复与利用具有重要意义。通过对不同沙被生态系统的实地考察和卫星影像解译发现:沙被生态系统的水平结构存在从其边缘到腹地的带状或近似于带状的规律性分布,我们称为沙被生态系统水平结构的成带性;沙被生态系统成带性主要表现在沙被表面形态的成带性和植被的成带性两个方面;沙被表面形态的成带性是植被成带性形成的基础,同时植被对沙被表面形态和稳定性具有一定的影响。     

中国西北不同沙源地区起沙阈值的对比分析与研究

沙尘粒子进入大气所受到的空气动力因子和阴力因子分别用摩擦速度u,和临界摩擦速度u(?)来定量表示。临界摩擦速度是影响沙尘释放和输送的重要参数。文中利用2004年春季浑善达克沙地和2006年春季黄土高原与戈壁3种不同沙源地区开展的微气象学和沙尘暴观测资料,分析了沙尘天气过程中沙尘浓度随摩擦速度的变化关系,估算了临界起沙摩擦速度u(?),并与不同学者给出的结果进行对比。结果表明:沙尘天气过程中,临近起沙阶段,沙尘浓度较低,摩擦速度增加快,为起沙阶段提供了利的动力条件;起沙阶段,动力和热力湍流混合使得沙尘浓度迅速升高;沙尘天气减弱阶段,由于重力沉隆作用,沙尘浓度随摩擦速度近似呈线性递减关系。以空气中的沙尘浓度大于200μg/m~3作为起沙的判据条件,得到浑善达克沙地和戈壁地区的临界起沙摩擦速度分别为0.6和0.45 m/s。由于受地形及非均匀下垫面的影响,黄土高原的临界起沙摩擦速度与风向有关。西北风反映了来自西北方向毛乌素沙地的影响,u(?)为0.35 m/s,偏南风时对应观测站点南部黄土丘陵沟壑区的起沙特征,u(?)为0.7 m/s。黄土丘陵沟壑区的地表粗糙度值和土壤粒子间的相互作用力较大,从而导致了较大的临界起沙摩擦速度。不同的起沙阈值条件和风速频率分布与沙尘释放能力的不同相对应。     

近60年北京地区沙尘天气变化及路径分析

利用1951-2010年地面气象月报资料,根据北京发生沙尘天气情况下周围观测站发生沙尘天气的概率空间分布推断影响北京地区沙尘天气移动路径的方法,得到影响北京地区沙尘天气的主要通道是张掖—民勤—鄂托克前旗—大同—北京和锡林浩特盟二连浩特市—浑善达克沙地西部—张北—北京这两条路径之间。该区域内的巴丹吉林沙漠、乌兰布和沙漠、毛乌素沙地和浑善达克沙漠是影响北京地区沙尘天气的主要沙源地。     

一次引发华北和北京沙尘(暴)天气起沙机制的数值模拟研究

在对气象背景场进行诊断分析的基础上,集中对一次沙尘(暴)天气的起沙机制进行了数值模拟.具体做法是先将澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)邵亚平博士发展的具有清晰物理概念的起沙数值模式(非参数化方案),与PSU/NCAR的中尺度气象预报模式MM5进行耦合.使用该模式系统,根据陆面状况和大气条件,定量模拟出沙尘(暴)起沙的过程.对2000年4月6～7日发生在华北和北京的一次沙尘暴过程的数值试验结果表明,该模式对沙尘天气的起沙过程有较好的模拟能力.     

西宁地区2012年秋末一次大风扬沙天气成因分析

利用micaPs平台,结合地面和高空常规气象资料,对西宁地区2012年11月2日出现的大风扬沙天气的环流背景和物理量场进行了分析,并探讨了此次大风扬沙天气的触发条件,得出:蒙古气旋与高原低涡合并发展和冷锋过境是这次大风扬沙天气的主要影响系统;高空急流是诱发该次大风扬沙天气的一个重要因子;温度平流的输送及次级环流的激发与此次沙尘天气从爆发到衰亡的发展过程有很好的对应关系,有利于诱发该扬沙天气。     

浑善达克沙地起沙率和起沙量的估计

利用起沙通量模式和地面起尘半经验方案,估算了浑善达克沙地春季地表的临界起沙风速及沙尘天气期间的起沙通量,以及地面尘排放总量及其平均年增长率。计算结果表明,浑善达克沙地2001年春季地表临界起沙风速为5.61 m.s-1,沙尘天气期间平均起沙通量为4.40×10-7g.cm-2.s-1;1999年该沙区起尘量约占我国北方起尘总量的2.4%,春季起尘占全年的57%;1986年和1999年起沙总量分别为3.73×105t.a-1和4.87×105t.a-1,其平均年增长率为2.07%。     

黄土高原多沙粗沙区生态环境评价

以水土保持作用系数、降蒸差、初级生产力为评价因子,对黄土高原多沙粗沙区的生态环境现状进行了评价,并根据近40年气候变化的规律及国家气候中心GCM模型对未来50年气温、降水的预测结果,对未来该区生态状况进行了预评估。提出,要改变生态环境脆弱、生产水平低下、资源利用和潜力发挥受阻的局面,进行生态环境建设,实行农业结构调整,宜林则林、宜草则草、宜沙则沙,是十分有效的途径。     

沙被特征的解读及沙被生态系统的保护、利用和修复

为了更好地理解沙被的概念,促进沙被概念的应用,文章对沙被概念的内涵和外延进行了解释、说明,阐述了沙被的规模(面积和厚度)、形态与微形态、规模与其生态效应的关系,以及沙被成因和确定沙漠、沙地边界范围的依据。认为沙被概念具有一定的理论意义和应用价值。同时,探讨了沙被属于沙汇还是沙源、沙被生态系统的适度保护和利用,以及生态建设与修复需要关注的问题。     

漯河市夏季雷暴预报方法

利用1986－1995年6－8月气象资料,分析了出现雷暴的天气形势和单站气象要素,确定了产生雷暴的天气系统和预报指标。经过1996、1997年试报,预报准确率在83％以上,概括率在67％以上。     

CWHF型全自动集沙仪结构设计及应用性能野外验证

集沙仪作为一种风蚀研究装置,可直接和准确的测定风沙流中的输沙量和风沙流结构。为此,我们自行设计了一种全自动、高频风沙流采样器—CWHF全自动集沙仪,并通过与2 m高度风速和Sensit跃移撞击传感器的野外配合观测,对比分析其野外实地的应用性能。CWHF全自动集沙仪整体外形呈“L”状,其最大特点是集沙容器底部安装有高精度单点称重传感器,使其能够实现集沙累积值的实时高频测量及长时间的采样任务。在野外环境中对沙尘暴天气背景下的相关数据进行分析,发现CWHF全自动集沙仪的累积量和输沙通量均与风速和撞击颗粒数间有较高的一致性,其能够很好地捕捉沙物质的输移信息,野外应用效果良好。此外,通过其估算塔中流动沙面2015年5月18日和25日两次沙尘暴天气近地表100 cm高度内,宽度为100 cm的截面上的水平输沙通量分别为101.37 kg和110.83 kg。     

一个适用于我国北方的沙尘暴天气数值预测系统及其应用试验

将澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)邵亚平发展的具有清晰风蚀物理学概念的起沙数值模式、输送模式与PSU/NCAR的中尺度气象预报模式MM5进行耦合,以高精度中国区域的GIS(Geographic Information System)数据为基础,建立了一个较完整的沙尘暴起沙和输送过程的预测系统.该预测系统可以预测地面起沙率和大气中沙尘浓度.在此基础上,采用该系统对2002年3～4月3次影响我国北方大部分地区的沙尘(暴)天气的起沙和输送过程进行了模拟试验.试验结果表明模拟的沙尘浓度与地面天气现象及卫星云图的沙尘天气范围比较一致,预测系统对沙尘天气的起沙和输送过程有较好的模拟能力.北方上述大范围沙尘天气的沙尘源地为蒙古国的南戈壁省、东戈壁省,内蒙古中西部,河北省北部,山西省东北部,甘肃和青海北部等地区.起沙中贡献最大的粒子粒径为2～11μm和11～22 μm,能够长时间、长距离输送的沙尘也是上述大小的粒子,沙尘粒子的垂直输送高度一般在500 hPa以下.     

沙被的定义、类型及其生态效应

文章提出了沙被的概念和定义,即:沙物质在地表积聚形成的覆被。阐述了依据沙被所处的气候区与植被区、沙被形态、颜色、有无植被、位于表层还是下层等特征的沙被分类方式。同时,指出了沙被的水平结构和从沙被边缘到中心其形态变化、植被变化的规律,研究和探讨了沙被的生态效应、与植被、风的关系和沙被的动态变化特点,以及沙被生态系统的保护修复与开发利用的原则。     

沙尘天气的数值预报

沙尘天气预报的核心问题是要理解沙尘天气形成的物理机制,并定量地描述风沙的分布、强度、输送与沉降.沙尘天气的形成是一个复杂的物理过程,涉及到大气运动与地表状况等诸多因素.作者介绍了一个以数值预报为核心、以卫星观测与地理信息系统为资料背景的沙尘天气集成预报系统,特别是其中的起沙模式.作者运用该系统预报了2002年春季的沙尘天气,并用天气观测和采样观测资料对预报效果进行了鉴定.分析表明,预报系统不仅能定性预报沙尘天气的空间分布与时间演变,而且能定量预报沙尘源地、大气中的沙尘浓度、沙尘的输送以及沉降.模式72 h的预报仍然有较高的可信度.另外讨论了存在的问题和今后的研究方向.       

明安沙地的范围及属性界定

明安沙被位于内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗明安川内。由于使用方法的不同,导致不同学者对其范围、属性的认识存在分歧。文章借鉴前人相关研究成果,利用高分辨率卫星遥感结合实地考察的技术方法,基于沙被指数和实地考察数据对明安沙被的范围进行了划定,并对其属性进行了简要分析。研究结果表明:明安沙被西邻乌梁素海湖滨,东至昆都伦河西侧农田,南达乌拉山北麓丘陵下部,北抵白音察罕山南侧农田,东西长92.23 km、南北宽31.90 km,面积为951.45 km2;明安沙被位于半干旱荒漠草原区,属于沙地性质,而不是沙漠,应更准确、更具体地称之为明安沙地。同时,讨论了沙被边界划定方面存在的问题及规模较小沙被的研究与保护的意义。