2002年我国沙尘暴天气特征分析

利用逐日8个时次地面天气报告资料，分析了2002年全国沙尘暴的时空分布特征。结果表明：2002年出现的12次沙尘暴过程以3月18～22日的强沙尘暴过程影响范围最广、强度最强；我国北方地区浑善达克沙地及其周边地区的沙尘暴日数最多。另外，2002年我国沙尘暴高频期集中、早春多于晚春。主要原因是前期北方持续气温偏高、降水偏少，3—4月上中旬影响我国的冷空气十分频繁且强度较强，4月下旬—5月上旬我国北方地区出现了几次较大范围降水，5月中下旬影响我国的冷空气势力较弱且位置偏东。     

2013年春季沙尘天气特征及其成因

2013年春季,我国共出现了7次沙尘天气过程,其中沙尘暴2次,扬沙5次,是沙尘天气频次总体偏少,但发生时间偏早、影响范围较广的一年。通过对2012/2013年冬季及2013年春季天气气候特征的分析表明：（1）2012/2013年冬季,西伯利亚高压脊较常年平均明显偏弱,影响我国北方地区的西北气流及冷空气偏弱,我国大部地区气温偏高,不利于冬季土壤冻结,土质较为疏松,加之蒙古国及内蒙古大部地区纬向风为偏西风的正距平区,有利于起沙及沙尘粒子向偏东方向输送,这是造成2013年沙尘天气早发的主要原因;（2）2013年春季,我国北方大部地区处于该弱脊脊前西北气流,我国北方除东北地区气温较常年偏低外,其他大部地区气温均偏高,土壤解冻较早,加之3~4月降水偏少,植被状况偏差,土质疏松,是形成沙尘天气的主要原因;（3）气温偏高、降水偏少、土壤湿度降低,但2013年春季沙尘暴反而减少了,说明这些因素并不是沙尘暴发生的直接因素,而是造成沙尘暴发生的短期天气气候变化的间接原因。     

2006年春季沙尘天气异常的气候背景分析及趋势预测检验

作者概述了2006年春季我国北方地区沙尘天气异常的观测特征.与2000～2005年同期相比,2006年春季,我国北方地区沙尘天气过程相对频繁,强度偏强.首先,利用NCEP再分析资料及台站观测资料,对可能影响2006年春季我国沙尘天气异常的气候背景进行了分析,结果表明:2006年春季北方地区冷空气势力较常年强,冷空气活动较频繁,这是造成2006年春季我国沙尘天气多于前几年的动力原因.此外,春季我国西北及内蒙古的沙源地区降水偏少,干旱少雨,加之春季气温偏高,在一定程度上也有利于沙尘天气的形成.利用IAP 年度数值气候预测系统对2006、2007年春季我国沙尘天气趋势的气候背景进行了预测,检验了系统对2006年沙尘趋势的预测能力,并对2007年春季沙尘天气趋势进行了展望.结果表明:预测系统较好地预测出2006年我国北方地区春季降水偏少、土壤偏干的状况,但对风场的预测与实况有一定的差距,由预测的气候距平结果推断2006年春季我国北方沙尘次数正常略偏少,与实况相反;对2007年春季的预测结果表明,2007年春季我国北方,特别是西北及内蒙古沙源地区土壤湿度偏湿,冷空气活动势力偏弱,不利于沙尘天气的形成,由此预测2007年春季我国北方沙尘趋势与常年相比略偏弱.     

北京沙尘天气与源地积雪变化的关系

主要分析了北京沙尘天气变化规律及沙尘源区积雪变化与北京沙尘日数的关系,并探讨源区积雪变化影响北京沙尘天气的机制.研究表明55年来北京沙尘日数基本呈减少趋势,但1998～2000年又有所增加,沙尘暴日数也在减少,近10年北京没有出现强沙尘暴天气.而沙尘源区积雪深度和积雪面积与北京沙尘存在明显的负相关关系.冬季源区积雪减少(增加),很可能导致春季沙尘日数增加(减少),作者认为冬季积雪变化引起的土壤含水量变化是影响春季北京沙尘天气的原因之一.     

土壤湿度年际异常对中国春、夏季气候模拟的影响

基于NCAR大气模式CAM3.1模式,设计了有、无土壤湿度年际异常两组试验对中国区域近40a(1961-2000年)气候进行了模拟。从气候态和年际变率的角度,通过分析两组试验的差值场来探讨土壤湿度年际异常对气候模拟的影响,并初步探讨了影响的可能机制。结果表明:模式模拟的温度和降水对土壤湿度的年际异常非常敏感,土壤湿度的年际变化对中国春夏季气候及其年际变率均有显著影响。当不考虑土壤湿度年际异常时,模式模拟的春夏季平均温度、最高温度、最低温度在我国大范围内降低,春夏季降水在东部大部分地区明显减少,西部增加。而模式模拟的春夏季温度、降水年际变率在中国大部分地区减弱。但当考虑土壤湿度的年际变化,则能在一定程度上提高模式对气候年际变率的模拟能力。在进一步分析表明土壤湿度年际异常时,主要通过改变地表能量通量和环流场,对温度、降水产生影响。当不考虑土壤湿度年际异常时,地表净辐射通量减少,地表温度降低,感热通量减少。感热通量差值场的空间变化和温度差值场的空间变化一致,感热通量对温度有一定影响。而潜热通量差值场的空间变化和降水的差值场的空间变化一致,可见降水受地表潜热通量的影响。土壤湿度年际异常引起的环流场的变化也是导致气候变化的原因之一,地表能量和环流场年际变率的改变对春夏季气候年际变率存在一定影响。     

中国北方沙尘暴频数演化及其气候成因分析

利用地面气象观测资料 ,分析了中国北方 195 4～ 2 0 0 1年年、季沙尘暴发生日数的演变规律及其与风速、相对湿度、降水、气温和干燥度的相关关系。结果表明 ,中国北方沙尘暴发生日数在 195 4～ 2 0 0 1年呈波动下降的趋势 ,春季下降趋势最明显。沙尘源区的气候要素对北方沙尘暴发生日数具有比较明显的影响 ,其中风是影响较大的因子。平均风速和大风频率增加 (减少 )均有 (不 )利于沙尘暴天气的形成。气温与沙尘暴日数呈显著的反相关关系 ,反映了北方温度升高可能通过大气环流间接地抑制了沙尘暴的发生。降水增加对沙尘暴发生也有一定抑制作用 ,尤其春季和前冬沙尘源区降水多寡对沙尘暴的发生有着重要的影响。北方沙尘暴频数与沙尘源区的相对湿度或干燥指数也存在较明显的相关关系。在过去的近 5 0a内 ,造成中国北方沙尘暴频率显著下降趋势的直接自然原因是 :沙尘源区和发生区平均风速和大风日数的减少、主要沙尘源区降水量特别是春季和前冬降水量的增加、以及由于源区降水增加引起的大气和土壤湿润程度的改善。     

我国春季沙尘天气趋势的数值气候预测试验

利用IAP动力学气候预测系统(IAP DCP)对1980～2000年共21年进行了集合后报试验,首先考察了IAP DCP对我国春季气候异常的预测能力,并在此基础上利用该系统进行了春季沙尘天气异常的动力学气候预测试验.结果表明:该系统对我国春季气候具有一定的跨年度预测能力,特别是对春季西北地区降水异常和近地面风场具有较好的预报技巧.实时预测及其检验表明,IAP DCP对我国2003年春季沙尘的预测结果与实况比较一致.对2004年春季气候异常及沙尘趋势的实时预测结果表明,2004年春季我国北方,特别是西北及内蒙沙源地区降水偏多,冷空气势力较常年弱,因此2004年春季我国北方地区沙尘趋势应为正常或略偏弱.     

2002年和2003年春季中国沙尘暴形成和输送的对比分析

2002年春季中国华北和东北发生了数场强沙尘暴天气.而2003年春季沙尘暴发生次数较少且强度也弱.为了解这两年沙尘暴差异的原因,作者用NCEP/NCAR再分析资料对两年中3、4月份候距平进行了分析.从侯距平图可看出,2002年负距平区主要位于华北和东北,并与发生大范围沙尘暴天气的区域相吻合,这与东亚大槽的发展与演变有关.在2003年高度场的距平图中,高度场的负侯距平多位于我国西部,这是因中纬度长波槽是在西部地区发展形成的.从月平均风资料分析,2002年风速大于6 m s-1的区域也与强沙尘暴区一致.2003年两个月中,我国大部地区风速都偏小.虽然2003年4月在东北有大于6 m s-1的风区,但不在我国主要的沙漠化地区.通过对大气环流及地表参数的分析,作者认为沙尘暴的易发地区多是干旱与半干旱地区,植被的生长能力弱;在降水没有比常年显著增加并使地面植被生长有明显改善的情况下,大气动力因素相对地面参数而言是主导沙尘暴年际变化的主要因子.     

华北春季沙尘暴频次与环流年际变率的相关分析

分析了近40年来华北春季沙尘暴频次与前秋、前冬和当年春季大尺度大气环流因子的关系,重点是检查年际尺度上的相关。结果表明,年际尺度上与沙尘暴频次有密切关系的环流因子包括:春季太平洋/北美遥相关型(PNA)、春季北太平洋指数(NP)、冬季亚洲区极涡面积。前者为正相关,后二者为负相关。这与用包含低频变率的原始序列进行分析的结果有很大的不同。原始序列分析的结果表明,与华北沙尘暴频次有关的环流因子主要是春季太平洋准10年振荡(PDO,为负相关),春季北半球极涡面积和亚洲区极涡面积(正相关)、前冬西大西洋型(WA,为正相关),以及前秋亚洲区极涡面积(正相关)。说明在不同时间尺度上,大气环流因子有不同的作用。此外,除了PNA、NP和亚洲区极涡面积外,年际尺度上ENSO及WA也可能对沙尘暴频次存在适度的影响。年际尺度上春季12个环流因子对春季沙尘暴频次的方差贡献率为65.3%。     

天津春季沙尘天气日数变化规律及小波变换特征

根据沙尘天气标准确定了1961～2003年天津逐年的春季沙尘天气日数且形成序列，分析了春季沙尘天气的演变规律，并应用小波分析方法分析了其多时间尺度的变化特征。结果表明：天津地区春季的沙尘天气以每10年-5.9天的变化速率呈显著的下降趋势；20世纪60-70年代处于沙尘多发期，90年代最少；春季沙尘天气具有40年、4～6年和16年的明显周期。t检验结果显示，气候突变大约发生在1980年前后。     

Correlation of Dust Storms in China with Chlorophyll a Concentration in the Yellow Sea between 1997-2007

Based on daily observation data at 222 meteorological stations in China,the characteristics of dust storms between 1997 and 2007 were examined.Next,the relationship between dust events and chlorophyll (Chl) a concentration in the Yellow Sea was investigated.There were six regions with high annual frequencies of dust storms.The seasonal distribution of dust storms showed spatiotemporal variation.The six regions with highest annual frequencies also exhibited high frequencies of dust storms in spring.Dust storms in most regions occurred in spring.Of all dust storms in China,sixty-five percent of all dust storms occurred during the spring.The area and frequency of dust storms were smaller in fall and winter than in spring and summer.A significant correlation was found between dust events and Chl a concentration in the Yellow Sea.High correlation regions included Qinghai-Xizang region,part of the Hexi Corridor,the western Inner Mongolia and Hetao Regions,and the Hunshandake Desert.The high correlation may be induced by the high ratio of dust storms in the abovementioned regions that arrive over the Yellow Sea,as inferred through a forward trajectory analysis;especially notable is dust transported at a lower altitude (< 3 km).     

2005年我国沙尘天气的若干特征分析

2005年我国共出现了11次沙尘天气过程,其中沙尘暴4次、强沙尘暴1次,是沙尘天气频次明显偏少、强度明显偏弱、影响范围明显偏小的一年.春季(3～5月)的沙尘天气过程明显少于近6年的平均值,沙尘暴和强沙尘暴过程远少于2000、2001和2002年,该季累计出现的沙尘天气、沙尘暴总站日数较2000～2005年同期平均水平偏少4～7成,创近6年的最低值.分析表明,2004/2005年冬季我国北方地区雨雪偏多,地表积雪偏多,土壤表层湿度偏大,是导致2005年沙尘天气明显偏少、强度偏弱的主要原因.此外,冬末春初北方气温偏低,土壤解冻晚,延迟了沙尘天气的发生,造成早春沙尘天气显著偏少,沙尘多发期偏晚.     

The relationship between the Spring Asian Atmospheric circulation and the previous winter Northern Hemisphere annular mode

Summary By using the NCEP/NCAR reanalysis data, the Northern Hemisphere annular mode index (NAMI), China dust storm frequency data and China’s 160-station monthly precipitation data, the relationship between the previous winter (December–February) Northern Hemisphere annular mode (NAM) and the following spring (March–May) Asian atmospheric circulation is examined statistically in this study. Results demonstrate that the relationship between the spring Asian atmospheric circulation and the previous winter NAM is more significant on decadal time scales than on interannual time scales. There are significant negative correlations between the previous winter NAM and the spring temperature in what is almost a troposphere over Northwest China. There is a significant positive correlation between the winter NAMI and following spring geopotential height field over the Mongolian Plateau and Middle Siberia (MPMS) at the upper level. The positive correlation coefficients center moves to the south with the level from high to low. At lower level the high correlation coefficients center is located over the North China. There is a significant negative correlation between the winter NAMI and the surface horizontal wind intensity in the following spring for Northwest China on decadal timescales. The results suggest that a strong NAM in winter is followed by a negative temperature anomaly and a positive anomaly of the spring 500 hPa geopotential height over the MPMS, while at the same time the spring anomaly of the southeast wind is experienced in the surface layer in Northwest China, implying that the intensity of the northwest wind tends to weaken, and vice versa. This circulation pattern can affect the change of the spring dust storm frequency in Northwest China on decadal time scales.     

河南省沙尘暴时空分布特征及影响因子分析

对河南省沙尘暴时空分布特征及影响因子分析发现：河南省沙尘暴在东部平原地区发生频率高于西部山区，在驻马店以北，年沙尘暴日数为1的等值线基本上与地势海拔100m地形等高线相吻合；沙尘暴的多发地区，沙尘暴日数年际变化在多数年份较为剧烈；河南省沙尘暴沙源并非全部来自省外，省内下垫面沙尘对沙尘暴的发生起了一定的促进作用；沙尘暴的发生与降水量关系极不明确，但在部分年份与月最长无降水日数和日照时数之间存在着一定的对应关系。     

中国春季沙尘天气频数的时空变化及其与地面风压场的关系

文中利用EOF和SVD方法分析了近半个世纪中国春季沙尘天气频数的时空分布特征及其与近地面风速和海平面气压的关系。中国北方大部分地区春季沙尘天气发生频数近半个世纪呈减少趋势 ,2 0世纪 70年代末以前沙尘天气发生频数较多 ,70年代末开始逐渐减少 ,1997年降到最低值 ,同期中国近地面风速也呈减小趋势 ,两者之间存在显著相关。春季海平面气压场与中国沙尘天气的发生频数有十分密切的联系 ,海平面气压在中高纬度地区降低 ,中低纬度地区升高 ,气压梯度发生改变 ,从而引起地面风速减小 ,进一步影响到沙尘天气发生频数减少     

河套地区春季扬沙天气影响因子的初步研究

通过对河套地区扬沙日数、冷空气活动及固定地段土壤湿度的研究 ,探讨了冷空气活动和土壤湿度对河套地区春季扬沙天气频次的影响。结果表明 ,春季大范围的冷空气活动提供了重要的扰动能量 ;同时 ,强冷空气活动较大的风速 ,为扬沙天气的出现提供了动力条件 ;土壤湿度偏小、土壤干燥疏松也是河套地区扬沙频繁发生的重要原因     

A method of evaluating effects of antecedent precipitation on duststorms and its application to Yuma,Arizona, 1981–1988

Precipitation causes several short- and long-term effects on wind-induced surface erodibility and subsequent dust emission. Among the principal effects considered by this paper are soil moisture, soil crusts, and vegetation. A quantitative method is developed to assess these effects using differences between the potential and the actual amounts of dust emitted from dust sources as inferred from surface meteorological measurements obtained downwind from those sources. The results of this assessment must be interpreted with caution, however, when the size and location of dust sources are unknown.Using meteorological data recorded near Yuma, Arizona at the Yuma Marine Corps Air Station (YMCAS), the method is applied to calculate the potential and actual amounts of dust emitted from upwind dust sources during the spring and fall/winter seasons between January 1, 1981 and May 31, 1988. (Spring is considered to be the period between February 1 and May 31; fall/winter, between October 1 and January 31.) Because summer precipitation is intermittent and wind patterns are localized, summer meteorological data are not used to evaluate regional correlations between precipitation and dust storms. For the period between 1981 and 1988, a correlation of -0.60 was found between fall/winter precipitation and the actual amount of dust emitted from sources upwind of YMCAS during the following spring. A particularly strong reduction in dust emission was noted during the springs of 1983 and 1984 following the start of an El Nino event in fall/winter 1982. Photographs taken at a geological and meteorological data-collection (Geomet) site, located in the natural desert 25 km southeast of YMCAS, show a correspondence between increased antecedent precipitation recorded at the site and increased vegetation. Whereas the annual precipitation totals at YMCAS and the Geomet site from the beginning of 1982 through 1984 are high, their seasonal totals, especially during the fall/winter seasons, are disparate. This fall/winter precipitation disparity may account for evidence suggesting that significant vegetation growth occurred at dust sources upwind of YMCAS by spring 1983, but that such growth did not occur at the Geomet site until fall/ winter of 1983. Spatial inhomogeneity in fall/winter precipitation probably contributed to the relatively low correlation (-0.60) between fall/winter precipitation recorded at YMCAS and the actual amount of dust emitted from upwind sources during the following spring.     

车尔臣河流域1955-2010年气候变化特征分析

摘 要：利用车尔臣河流域1955-2010年气温、降水、云量、浮尘、沙尘暴和大风等气象资料,分析了近56a来流域气候变化特征。结果表明:(1)车尔臣河流域年、季平均气温均呈明显上升趋势,以冬季增暖最显著;且在1990年前后出现了冷暖突变,2001-2010年是近56a来最暖的时期。(2)年、季降水量呈小幅增加趋势,春季降水增加趋势达显著水平;降水在1962年出现干湿突变,而1980s后降水增加则趋于平稳。(3)年、季平均总云量呈增加趋势,其中夏季云量的增加最明显。(4)年浮尘、沙尘暴和大风日数呈显著减少趋势,但值得注意的是2005年以后沙尘日数不降反升。总体上看,近56a车尔臣河流域气候朝暖湿方向发展,生态环境明显改善。     

春季华南土壤湿度异常与中国夏季降水的可能联系

基于ERA40（ECMWF）1958—2001年土壤湿度再分析资料和中国541站降水资料,通过观测分析揭示了华南春季土壤湿度异常与中国夏季降水的联系及其可能的物理过程。结果表明,春季华南土壤湿度与夏季华南（长江流域及其以北地区）降水呈正（负）相关;春季华南土壤湿度负（正）异常,夏季华南降水异常偏少（多）,而长江以北地区降水则偏多（少）。通过对春季华南土壤湿度异常年份对应的环流异常特征的诊断分析发现：土壤湿度负异常年,西太平洋副高位置明显偏西,华南地区对应异常的下沉运动和水汽辐散,导致该地区降水偏少;而长江中下游地区对应异常的上升运动和水汽通量的辐合,降水偏多;土壤湿度正异常年的情况大致相反。进一步的分析表明,春季华南土壤湿度与同期长江中下游及以北地区土壤湿度存在明显的负相关关系。春季华南土壤湿度负（正）异常年的同期华北到长江中下游区域土壤湿度为正（负）异常,将导致南部区域的地表温度异常升高（降低）,北部地表温度异常偏低（偏高）,并通过改变地表对大气的加热,引起夏季大气环流的异常,最终造成夏季降水异常。     

河西走廊夏季强沙尘暴数值模拟试验

影响我国的沙尘暴灾害性天气多发生在春季,很少在夏季发生。文章利用我国科学家自主研发的GRAPES-DAM沙尘气溶胶模式对2005年7月一次罕见的影响河西走廊地区的群发性强沙尘暴进行了数值模拟,对夏季小概率强沙尘暴灾害天气的可预报性进行了个例研究。试验结果表明:模式对此次过程的地面大风、沙尘暴的范围、移动等均能做出较好的模拟;对于夏季群发性强沙尘暴过程,基于数值预报方法的沙尘气溶胶模式在天气模式预报准确的条件下,可以对这种小概率事件做出有应用意义的预报结果。