南疆西部沙尘天气长期变化及突变特征分析

利用南疆西部15个国家气象站1961—2019年逐日沙尘天气资料，采用气候倾向率和统计检验等方法对南疆西部沙尘天气的时空变化特征进行分析。研究表明：春季为南疆西部沙尘暴及浮尘天气出现最多的季节、扬沙天气出现次多的季节，分别占全年沙尘暴、扬沙、浮尘的49%、38%、43%；夏季为扬沙天气出现最多的季节、是沙尘暴、浮尘天气出现次多的季节，分别占全年沙尘暴、扬沙、浮尘的35%、43%、35%；冬季为低频季节，发生占比分别为7%、6%、14%。南疆西部沙尘天气呈东多西少特征，山区沙尘天气日数明显少于平原，浮尘天气平原地区分布均匀，沙尘暴、扬沙平原东部和南部区域多于平原腹地。沙尘天气日数年际变化振幅较大，沙尘暴、扬沙、浮尘日数整体呈明显减少趋势。浮尘年际变化周期显著，其次为扬沙与沙尘暴，1984和1977年为沙尘暴、浮尘统计定义上的突变年份，扬沙存在2个突变点，分别为1982和1992年。沙尘暴和扬沙的主导风向为偏西北风，浮尘主导风向为偏东北风，主导风向与地形影响关联密切。     

甘肃省春季一次连续浮尘天气过程分析

2013年3月8~9日甘肃省出现了一次区域性的大风沙尘暴天气过程,此后到14日甘肃中东部一直维持浮尘天气,这样范围广、持续时间长的沙尘天气为近年来罕见。本文分析了此次沙尘天气过程的天气气候特征以及特殊气象条件对连续浮尘天气的影响,并以兰州市为例基于HYSPLIT-4轨迹模式探讨了浮尘天气过程的沙尘颗粒传输特征。结果表明:(1)前期暖干的气候背景有利于此次大范围沙尘天气的发生;(2)8~9日冷锋后的偏北大风引发甘肃省出现区域性大风沙尘暴天气,11日河西再次出现扬沙、沙尘暴天气,沙尘粒子沿西北气流向下游地区输送,致使12日河东出现浮尘天气的站数明显增多;(3)9日大风沙尘暴天气过后,甘肃省中东部边界层处在弱的偏东风环境中,大气层结长时间较稳定,沙尘污染物不易扩散;(4)在连续浮尘天气期间,甘肃省各地上空频繁出现逆温层,且逆温层高度在9日沙尘暴天气过后有明显抬升,阻挡了低层空气的上升运动,以致沙尘粒子聚集在700 h Pa以下。同时还发现,边界层上部逆温层的逆温温差越大,厚度越厚,造成浮尘天气的强度越强;(5)兰州市9~10日出现的浮尘天气起源于8日河西走廊及蒙古地区的沙尘暴,11日河西走廊再次爆发的沙尘暴天气对河东的浮尘天气影响较大。此外,10~13日陕西南部也出现了浮尘天气,"东高西低"的地面形势使此地上空漂浮的沙尘粒子处在偏东风的环境中,对甘肃中东部地区的浮尘天气有一定的回流输送作用。     

大同地区典型沙尘天气过程近地层气象要素演变特征的对比分析

利用2009年3月-2010年3月大同国家基准气候站20m气象梯度塔的风向、风速、气温、相对湿度的观测资料及PM10质量浓度数据、气溶胶散射系数数据,分析大同地区典型沙尘天气过程近地层气象要素演变特征。结果表明,风速在沙尘暴、扬沙的发生、发展过程中均较大,浮尘较小。气温在沙尘暴期间受冷空气的影响迅速减小,而在扬沙和浮尘天气条件下温度的变化主要取决于长短波辐射的强弱和沙尘气溶胶的辐射强迫。相对湿度在沙尘暴期间基本上呈递增态势,结束后比发生前相对湿度增大,在扬沙和浮尘天气条件下,相对湿度与温度完全呈现出反相关关系,且相对湿度均较小。PM10质量浓度在沙尘暴、扬沙、浮尘天气条件下依次递减。沙尘暴期间气溶胶散射系数明显增大。     

陕西沙尘天气的气候特征及影响分析

利用1971～2000年30年陕西94个气象站气象观测资料，根据中国气象局《沙尘天气预警业务服务暂行规定》中的有关规定对陕西沙尘天气及其所包含的沙尘暴、扬沙、浮尘三种天气的时、空分布特点和变化特征分别进行了分析，并对其影响做简单论述。分析结果表明：陕西沙尘天气北部多南部少，沙尘暴主要出现在陕北；陕北北部沙尘天气以扬沙为最多，陕北南部、关中、陕南以浮尘为最多；陕西沙尘天气冬春季多，夏秋季较少，尤以4月最多，9月最少；陕西沙尘天气30年来呈减少趋势，其中，沙尘暴减少趋势最明显，浮尘减少趋势较小。     

1961—2010年阿拉善盟沙尘天气时空分布特征

利用阿拉善盟1961—2010年8个站的气象观测资料,分析了近50a阿拉善盟沙尘暴、扬沙、浮尘天气的年平均、四季的空间分布特征、增减趋势及形成原因。结果表明:阿拉善盟沙尘天气的时空分布具有很强的季节和地区性差异,与地理位置、地形特征及地表生态系统等有很大的关系。沙尘暴区以拐子湖为中心向东南和西北递减,而扬沙、浮尘与沙尘暴有所不同,具有3个高值区,向四周递减,形成鞍型场。沙尘暴多发地扬沙、浮尘天气较少。四季的分布特征与年平均特征基本一致,春季最多,夏季多于冬季,秋季最少,且近50a沙尘暴发生次数呈波动性减少趋势。     

贵南县近50年沙尘天气变化特征

贵南的沙尘天气主要是扬沙和沙尘暴天气,扬沙多于沙尘暴,浮尘很少。沙尘天气出现在11月至翌年5月。对近50年贵南11月至翌年5月影响沙尘天气的平均风速、月大风天数、月扬沙和沙尘暴天数、气温及其降水资料进行分析表明:20世纪60—70年代是沙尘天气较多期,年际间变幅也大。特别是70年代是沙尘天气最多期(地面月平均风速、大风、扬沙、沙尘暴的极端气候最大值都在70年代)。1985年以后扬沙,沙尘暴天气明显减小且变幅也小。年内1—3月沙尘天气较多,其中3月份为最多,随后逐月回落。沙尘天气的日变化:沙尘天气一般出现在午后,傍晚消退。     

拐子湖地区1960—2017年沙尘天气分布特征

文章利用拐子湖地面气象观测站1960年1月1日—2017年12月31日每日地面常规观测数据,统计了每月浮尘、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴、特强沙尘暴日数,利用统计方法分析拐子湖地区沙尘天气的月、季、年变化特征。结果表明:⑴拐子湖地区1960—2017年共出现4989d沙尘天气,其中浮尘出现了453d,扬沙2841d,沙尘暴1374d,强沙尘暴302d,特强沙尘暴19d;⑵总体来看,沙尘天气由1月开始逐月增加,到4、5月最多,然后逐渐减少;春季出现最多,其次是夏季,浮尘秋季出现最少,其他均是冬季出现最少;20世纪60年代、尤其是70、80年代出现较多,然后逐渐减少,减少幅度大于增加幅度,总的来看呈波动下降趋势。     

2010年春季民勤沙地近地面沙尘气溶胶浓度特征

为了更好地研究沙尘气溶胶起沙和输送特征,2010年4—5月,在民勤周边沙地利用EZ LIDAR ALS300ALS450型激光雷达和GRI MM180型颗粒物采样器进行了大气气溶胶的外场连续观测,取得了晴天、浮尘、扬沙和沙尘暴天气条件下沙尘气溶胶总后向散射垂直剖面图和PM10、PM2.5、PM1.0质量浓度采样资料,其中包2010年4月24日特强沙尘暴过程资料。结果表明:春季民勤近地层大气中沙尘气溶胶浓度较高,且随气象要素的变化很大;在整个观测期内,PM10、PM2.5和PM1.0的平均质量浓度分别为202.3、57.4μg/m3和16.7μg/m3。在不同天气条件下,PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度的变化有较好的相关性,但变化趋势有所不同。在沙尘暴天气条件下,PM10的日平均质量浓度高达2469.1μg/m3,是背景天气条件下PM10日平均质量浓度的100多倍,是浮尘天气条件下PM10日平均质量浓度的8倍,是扬沙天气条件下PM10日平均质量浓度的2倍。PM2.5在沙尘暴天气下日平均质量浓度为460.3μg/m3,是背景天气条件下PM2.5日平均质量浓度的45倍,是浮尘天气条件下PM2.5日平均质量浓度的6倍,是扬沙天气条件下PM2.5日平均质量浓度的1.4倍。PM1.0在沙尘暴天气条件下的日平均浓度为92.7μg/m3,是背景天气条件下PM1.0日平均浓度的13倍,是浮尘天气条件下PM1.0日平均浓度的7倍,是扬沙天气条件下PM1.0日平均浓度的1.3倍。可见,风速增大时,沙尘粒子浓度的增加对粒子粒径是有选择的,小粒子比重随沙尘浓度增加而相对减小,大粒子比重随沙尘浓度增加而相对增多。通过对2010年4月24日特强沙尘暴过程的研究表明,一次沙尘暴过程往往包括沙尘暴、扬沙和浮尘天气中的两种类型。通过对激光雷达数据分析发现,在强沙尘暴发生过程当中,民勤沙地发生了非常严重的风蚀起沙现象。     

北京地区沙尘天气气溶胶飞机观测特征

利用3次沙尘天气期间的气溶胶飞机观测资料,分析了北京地区在3种沙尘天气下气溶胶垂直分布特征。结果显示:逆温层的存在对扬沙个例的垂直分布有影响。数密度谱的分布基本呈单调递减,但边界层内扬沙、浮尘和沙尘暴个例都在0.13~0.3μm间存在峰值,而扬沙个例在0.8μm,浮尘个例在6.5μm以及沙尘暴个例在2.8和6.5μm处出现次峰值。沙尘中细粒子的有效直径是人为源气溶胶粒子的4到10倍。浮尘天气整个粒子谱宽从近地面层开始随高度先增大后减小,到3000m达到最大,这与高空输送有关;扬沙个例沙尘粒子谱分布显示近地面层大于50μm段粒子谱无论数浓度还是谱宽都明显高于浮尘和沙尘暴个例,这与扬沙是局地大风扬尘引起有关;沙尘暴个例谱宽在接近云底达到最大,说明大粒子已经被携带到一定高度,与蒙古气旋云系的上升运动有关。     

兰州市呼吸道疾病与沙尘天气关系的分析

利用 1996～ 1998年春季兰州市某医院呼吸道门诊逐日病例资料和同期甘肃河西 19站沙尘暴、扬沙及兰州站浮尘逐日资料 ,对兰州市呼吸道疾病发病人数与沙尘天气的关系进行了分析。分析结果表明 ,两者之间呈显著的正相关 ,当甘肃河西发生沙尘暴、扬沙天气或兰州出现浮尘天气且无明显降水后的 1～ 2d ,兰州市呼吸道疾病呈现高发趋势。     

多普勒天气雷达资料在沙尘天气监测中的应用

利用3830型多普勒天气雷达回波资料以及常规气象资料，研究了2002年3月20日发生在从我国西部一直延伸至黑龙江省的沙尘暴、浮尘天气过程。初步分析了沙尘暴在PPI(平面位置显示器)和RHI(距离高度显示器)上的特征，如沙尘暴的高度、厚度、浓度、移动特点、速度场分布以及垂直风速分布等特点。为多普勒天气雷达监测沙尘暴天气提供依据。     

“4．5”西北区浮尘沙尘暴天气初析

初步分析了１９９４年４月５日－１１日西北区浮尘和沙尘暴天气，指出这次天气具有持续时间长、范围广、强风时间短、沙尘密、沉降量大和地域性显著的特征。它是在天气环流热力和动力作用下形成的，主要成因是热浪进入青藏高原加强，西北区上空大气异常增温，地面气旋性热环流发展是浮尘天气的启动因子，蒙古冷高压底部强气压梯度力的作用激化了浮尘和沙尘暴天气，沙尘暴消散后大气层结稳定使浮尘得以维持呈准静止状态，在强冷空气影响下浮尘天气结束。     

1997-2007年塔克拉玛干沙漠腹地沙尘天气变化特征

利用塔中及沙漠周边气象站1997-2007年11a的地面观测资料,分析了该地区沙尘天气的气候变化特征.结果表明:该地区沙尘天气以浮尘天气为主,扬沙次之,沙尘暴最少,年平均日数分别为97.4d、59.6d、15.8d;具有明显的季节变化和年际变化,每年3月至8月是沙尘天气的多发时段,占了历年平均数79.6%,浮尘和扬沙年日数呈上升趋势,沙尘暴反之.沙尘天气总体分布特征遵循从东往西南到南面逐渐增多,塔中并不是沙尘天气出现最多的地区.温度在19～33℃、相对湿度在10%～16%、风速≥7m/s范围里且在偏东风和偏北风情况下,沙尘暴天气发生几率最高.     

东亚沙源地与下游影响区沙尘天气频数变化对比分析

基于1999—2019年地面气象观测资料,对东亚主要沙尘源地(蒙古国、中国新疆和内蒙古)及中国沙源地下游地区的沙尘天气频数演变特征进行了分析,结果表明：蒙古国是沙尘天气发生最严重的地区,且有明显增加的趋势,扬沙、沙尘暴和强沙尘暴均远高于其他区域。中国整体沙尘天气数量显著减少,新疆快速增多,内蒙古和下游地区明显减少。新疆浮尘发生频次最高,近21 a线性倾向呈明显上升趋势;内蒙古扬沙频次最高,强沙尘暴最少,4类天气均呈逐年减少趋势;我国下游地区多发浮尘和扬沙,沙尘暴和强沙尘暴发生次数很少,全部沙尘天气呈减少趋势。1999—2004年为我国沙尘天气高发期,2005—2019年明显减少,其中2010—2014年减少速度最快。沙尘源地对我国沙尘天气总数的贡献持续增大,从2000年初的39%增长到2015年之后的71%。作为沙尘源地,蒙古国对沙尘天气产生的作用有所增强,而内蒙古则在减弱;国内沙尘源地导致的能够影响并扩展至中国下游地区和下游国家的强沙尘天气显著减少。     

柯坪地区1971-2008年沙尘天气特征分析

利用1971—2008年柯坪站的地面气象资料及周边气象站的气候整编资料,分析了该地区的沙尘天气变化特征。结果表明:该地区沙尘天气以浮尘为主,扬沙次之,沙尘暴最少;具有明显的季节变化和年际变化,每年3—9月是沙尘天气的多发时段;浮尘年日数近38 a来无明显变化,沙尘暴和扬沙日数呈明显减少趋势;沙尘天气总体分布自东向西逐渐增多。沙尘天气与当地降水量和大风的关系密切,降水偏多的年份,沙尘天气偏少,在吹偏西北风时易出现沙尘天气。     

2010年民勤沙地近地面沙尘气溶胶浓度特征

为了更好地研究沙尘气溶胶起沙和输送特征,2010年4—5月,在民勤周边沙地利用EZ LIDAR ALS300&ALS450型激光雷达和 GRIMM 180型颗粒物采样器进行了大气气溶胶的外场连续观测,取得了晴天、浮尘、扬沙和沙尘暴天气条件下沙尘气溶胶总后向散射垂直剖面图和PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0质量浓度采样资料,其中包含“0424”特强沙尘暴过程资料。结果表明：春季民勤近地层大气中沙尘气溶胶浓度较高,且随气象要素的变化很大;在整个观测期内,PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0的平均质量浓度分别为202.3、57.4 μg/m³、16.7 μg/m³。在不同天气条件下,PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0质量浓度的变化有很好的相关性,但变化趋势有所不同。在沙尘暴天气条件下,PM₁₀的日平均质量浓度高达2469.1μg/m³,是背景天气条件下PM10日平均质量浓度的100多倍,是浮尘天气条件下PM10日平均质量浓度的8倍,是扬沙天气条件下PM₁₀日平均质量浓度的2倍。PM_2.5在沙尘暴天气下日平均质量浓度为460.3 μg/m³,是背景天气条件下PM_2.5日平均质量浓度的45倍,是浮尘天气条件下PM_2.5日平均质量浓度的6倍,是扬沙天气条件下PM_2.5日平均质量浓度的1.4倍。PM_1.0在沙尘暴天气条件下的日平均浓度为92.7 μg/m³,是背景天气条件下PM_1.0日平均浓度的13倍,是浮尘天气条件下PM_1.0日平均浓度的7倍,是扬沙天气条件下PM_1.0日平均浓度的1.3倍。可见,风速增大时沙尘粒子浓度的增加对粒子粒径是有选择的,小粒子比重随沙尘浓度增加而相对减小,大粒子比重随沙尘浓度增加而相对增多;通过对“0424”特强沙尘暴过程的研究表明,一次沙尘暴过程往往包括沙尘暴、扬沙和浮尘天气中的两种类型;通过对激光雷达数据分析发现,在强沙尘暴发生过程当中,民勤沙地发生了非常严重的风蚀起沙现象。     

甘肃沙尘天气变动趋势

文章利用1959－2000年甘肃28个代表站的气象观测资料，分析了近40年甘肃沙尘暴、扬沙、浮尘天气的分布特征、季节文化和增减与气候异常变化的关系和厄尔尼诺有拉尼娜现象的发生会导致全球气候明显异常的影响。结果表明：甘肃近42年沙尘暴发生次数是减少的。     

中国沙尘天气空间分布差异的气候背景

利用1951～2000年中国470个台站沙尘天气和地面气象资料进行了分析,并做了沙尘暴、扬沙、浮尘的空间分布图.分析结果表明沙尘天气主要发生在我国西北、华北地区,有3个多发中心：①以民勤为中心的河西走廊及内蒙古阿拉善高原区;②以和田为中心的南疆盆地南缘区;③以朱日和为中心的内蒙古中部区.另外,以宁夏盐池及内蒙古鄂托克旗为中心的宁、蒙、陕交界处等也是较高的活动区.扬沙、浮尘与沙尘暴的分布很相似.在此基础上,又计算了沙尘天气空间分布与地面气象要素的关系,结果表明：沙尘天气与降水量、相对湿度、植被覆盖率呈显著的负相关,与蒸发量呈正相关.说明影响沙尘天气发生的主要因子是植被覆盖率、蒸发量、降水量和相对湿度.在西北干旱地区,多年平均温度与沙尘天气的发生相关不显著,多年平均风速与沙尘天气的相关也弱.     

2010年杭州地区一次持续浮尘天气成因分析

利用National Centers for Environmental Prediction及环境监测站大气成分监测资料,分析了2010年3月21—22日杭州地区浮尘天气的影响系统及污染特征,得出"3.21"浮尘天气发生时,空气质量等级为重度污染,吸入颗粒物的浓度达到罕见的高值;浮尘天气源自北方蒙古的沙尘暴,并随着强冷空气先自西向东、后自北向南先后影响到我国西北、华北、东北至华东北部地区、长江中下游等地区。当700 hPa高空槽过境,干冷空气侵入且配合下沉运动时,大量沙砾被带到近地面,"浮尘"天气爆发;之后在高压系统控制下,近地面风向的迅速变化,较湿的偏东气流阻滞及弱的湍流作用,使得沙尘粒子难以扩散,不易沉降,浮尘天气维持。     

相对湿度查算值与自记仪器值差值偏大的原因

笔者在工作中发现，出现浮尘、沙尘暴、扬沙天气及冬季溶冰期，有时出现相对湿度查算值与自记仪器值差值偏大现象。笔者认为，除了仪器差外，差值偏大的原因有二： 第一，出现浮尘、沙尘暴、扬沙天气时，湿度自记仪器上的脱脂毛发上易沾上灰尘．影响毛发的收缩性和扩张性。《规范》规定每季度要清洁一次湿度自记仪器，但没有提出出现沙尘暴等恶劣天气时应及时清沽仪器上的脱脂毛发。笔者认为，为了保证脱脂毛发的收缩性和扩张性；有必要进行及时清沽，并且同步更换湿球纱布，效果更好。 第二，冬季溶冰期要按《规范》规定按时溶冰，且将冰层…