“帕米尔高原与塔克拉玛干沙漠沙尘气溶胶理化特征对比观测研究”项目

正一、项目研究背景及意义塔克拉玛干沙漠面积33.76万km~2,是我国最大也是世界第二大流动沙漠,是我国沙尘天气频繁发生的地区之一。我国的沙尘暴区属于中亚沙尘暴区的一部分,主要发生在北方地区。塔克拉玛干沙漠也是沙尘暴集中发生的区域之一,在其西南部又有2个中心,一个是从麦盖提经巴楚至柯坪,平均年沙尘暴日数为20.0～38.8 d;另一个是从莎车经和田到且末,平均年沙尘暴日数为25-35 d。塔里木盆地局地沙尘暴天气过程的高发中心位于柯坪和民丰,区域性强沙尘暴天气过程集中在塔里木盆地南缘     

安西区域性大风沙尘天气分析

安西县地处河西走廊西端的安敦盆地 ,地势东高西低 ,县境南北有祁连山、马鬃山对峙 ,全县面积 2 .41万ｋｍ2 ,只有小面积绿洲 ,下垫面受沙漠、戈壁所包围 ,自然植被稀疏 ,年平均降水量仅为 48.2ｍｍ ,而蒸发量却多达 2 835.6ｍｍ ,大气异常干燥 ,地表土质松散沙化严重 ,又多大风天气 ,一般 5级以上强风便可将地表沙尘吹起 ,使空气混浊 ,形成沙尘天气 ,是风沙天气灾害最严重的地区之一。1　风沙天气的年、月际变化经统计 1 96 5～ 2 0 0 0年共 36年的大风、扬沙、浮尘、沙尘暴天气资料 ,风速≥ 1 7ｍ/ｓ的大风日数年平均为 50 .8ｄ ,最多达 1…     

塔克拉玛干沙漠腹地的长波辐射变化特征

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站(塔中站)实测的长波辐射资料,分析了流动沙漠区的长波辐射特征.结果表明:地表长波辐射能具体地反映地表失去热能的状况.在沙漠区,由于地表层的湍流运动较强以及下垫面温度与空气温度的差值较大,使得地表向大气传输的热通量较大,所以地面长波辐射值较大,有时接近于总辐射,最小值出现在日出前,最大值出现在15:00左右;由于大气中的水汽含量及云量较少,而沙尘气溶胶含量较高,所以大气长波辐射较大,沙漠区有效辐射也较大,为我国有效辐射年总量最高的地区之一.地表放射的净长波辐射在太阳总辐射中所占的比例小于地表反射辐射,只有在春、夏季两者较接近,且以反射辐射大些.区域气候变化过程中,沙漠加热场的强度是沙漠局地天气气候变化的主要影响因素之一.     

塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层参数化方案的模拟评估

沙尘起沙、沉降、传输均受到沙漠地区大气边界层条件的制约。沙漠地区观测资料匮乏,限制大气边界层模拟效果的检验和评估。利用WRFV3.7.1中尺度数值模式中5种边界层参数化方案(ACM2、BL、MYJ、MYNN2.5、YSU),模拟2014年4月塔克拉玛干沙漠大气边界层特征,并与塔中80 m塔及风廓线雷达晴朗天气下的观测资料对比分析。结果表明:5种方案均能模拟出近地面气温及地表温度,边界层高度,感热、潜热、地表热通量的变化趋势,但未能模拟出边界层风速的日变化趋势,温风湿廓线能较好的反映晴日沙漠地区边界层结构的变化特征,但未模拟出风速随高度变化趋势。沙漠地区下垫面干燥,热容量低,晴天极易形成对流不稳定边界层,非局地湍流参数化方案,ACM2方案是沙漠地区大气边界层模拟较为合理的选择。     

贺兰山地区沙尘暴沙尘起动和垂直输送物理因子的综合研究

根据 4a来在贺兰山两侧沙漠和沙地测站积累的微气象和沙尘谱观测资料 ,结合有关文献 ,综合分析了沙尘起动和垂直输送的物理机制 ;讨论了强风的动力作用、近地面不稳定层结的热力作用和沙尘物质源特征 ;概述了不同尺度天气系统中上升运动特征 ,沙尘的沉降末速计算、沙漠地表的湍流输送特征和垂直速度资料、沙漠地表的超绝热梯度出现的频率和强度及逆湿现象 ,沙漠和沙地的沙尘粒度、地表性质和沙土含水率对起动风速的影响。     

阿盟及上游地区地形地貌对天气气候的作用

阿盟位于 90°1 0′～ 1 0 6°5 1′E,37°2 4′～ 42°47′N,地处我国西北 ,远离海洋。境内地形由东南向西北倾斜 ,依次由山脉、沙漠、戈壁构成。这种地形地貌使面积达 2 7万 km2的阿盟天气气候表现不一 ,同时 ,与阿盟相邻的上游地区甘肃西部、新疆东部的地形地貌也对阿盟的天气气候起到了一定作用。1　地形对降水的作用巴彦浩特傍依贺兰山西侧 ,海拔高度 1 5 63m,城市北部为营盘山 ,西南为鹿圈山 ,犹如一只开口向西的簸箕 ,自东向西海拔高度急剧降低。贺兰山全长2 0 0 km,平均宽度约 2 0 km,呈准南北走向 ,在阿左旗境内约 90 km,巴彦浩特…     

中国地区下垫面特征对强对流天气影响研究进展

下垫面所具有的非均匀性特征会对强对流天气产生很大的影响作用,这种影响主要通过改变边界层热力、动力过程及地气之间的热量输送与水分循环,进而改变大气的温湿结构和垂直运动来实现。该文主要介绍利用陆面模式研究下垫面特征的成果,并且讨论不同类型下垫面,包括自然形成的地表特征、植被覆盖及城市化作用等对强对流天气影响的研究成果,重点分析中国地区,就陆面模式的模拟方法和下垫面变化时所产生的问题进行深入的探讨。     

我国西北大气沙尘气溶胶的辐射效应

利用HEIFE地面辐射平衡观测资料和同期NOAA-11/AVHRR卫星遥感资料定量估算春季我国西北大气沙尘的辐射效应。大气沙尘减小地面净辐射冷却地面,对地-气系统和大气的辐射效应均与地表反照率有关,严重浑浊的沙尘大气在沙漠为短波加热和长波冷却,在绿洲则相反,但净效应都是加热。文中给出了4月大气浑浊度系数约由0.1增大到0.6,在沙漠和绿洲上空沙尘层（850～600 hPa）内大气的附加短波、长波和净加热/冷却率。     

中国西北大气沙尘对地气系统和大气辐射加热的影响

利用ＨＥＩＦＥ地面辐射平衡观测资料以及ＮＯＡＡ１１／ＡＶＨＲＲ卫星测量资料,三算我国西北大气沙尘对地－气系统和大所中辐向 热率的影响。１９９１年２月下旬－５月中旬１１天的计算表明,春季大气沙尘的辐身躯效应与地表状况有关;在高地表反照率的沙漠上空,大气沙尘的短波辐射效应为减小行星反照率增暖气－气系统,同时吸收太阳辐射增暖大气大气顶射出长波辐射对大气沙尘的变化并不敏感,但大气尘尘增加大气的长波冷却;在     

“欧亚典型大气环流型变化对新疆沙尘暴的影响”项目

<正>一、项目背景新疆的塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠是中国两大强和极强沙尘暴灾害天气的源地之一,在全球气候变暖影响下,欧亚地区环流形势等发生了变化,新疆的地温与气温升高、大风减少、降水增多、地表状况以及风场都发生了变化。这些变化对沙尘暴发生条件的沙尘来源、风场和大气垂直热力动力状况都产生了影响,因此,欧亚环流变化对新疆沙尘暴空间分布、时间演变趋势的影响需进一步研究。     

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地局地气候观测研究

<正>一、项目背景由人为活动对地—气能量平衡的影响而引起的旱地地表和大气组分的变化,肯定会对区域性气候产生影响,且已经被众多数学模型所模拟,也被大量野外试验所证实。随着塔克拉玛干沙漠公路沿线生态防护屏障及塔克拉玛干沙漠腹地石油基地人工绿地建成后,区域性下垫面性质有所改变,引起了地表温度、近地层温湿度、风速、地表粗糙度、反照率以及土壤微环境等特征参数的变化,使得近地层能量分配格局发     

2020年春季中国北方一次扬沙天气过程微气象学与沙尘输送特征

利用内蒙古科尔沁沙地和沈阳地区同步气象要素梯度观测和地面大气颗粒物(PM_2.5和PM₁₀)质量浓度观测资料, 分析了中国北方地区2020年5月10日一次大范围扬沙天气过程微气象学和沙尘输送特征。结果表明: 受大尺度天气系统影响, 此次沙尘天气过程中科尔沁沙地不同高度(< 20 m)风速均明显增加, 各层相对湿度和浅层地表含水量有所降低, 较强湍流动力作用配合干燥的土壤和大气环境有利于沙源地区地表大量的沙尘粒子释放到大气中。此后这些沙尘粒子随较强的西北气流集中在2—3 km以下高度向下游地区输送。受沙尘输送的影响, 沈阳地区10日小时平均PM₁₀浓度最高达817 μg·m^-3, 能见度减小至3.7 km。此外, 科尔沁沙地起沙过程中能见度与摩擦速度存在明显的反相关关系(相关系数R²=0.93), 与湍流动力学热通量相关性相对较小, 表明湍流动力作用在此次起沙过程占主导作用。     

中国西北干旱区戈壁下垫面夏季的热力输送

以敦煌戈壁站2004年6月和2008年8月的常规观测和超声观测为例,分析了西北干旱区戈壁下垫面夏季热力输送的一般过程及特征。首先评价了湍流通量的观测质量以及仪器观测的地表能量通量闭合问题,结果表明敦煌戈壁站的观测在白天总体较好。夏季地表能量通量的平均日变化显示,潜热通量整天都很小,可以忽略,白天到达地表的短波辐射以及地表向上的长波辐射非常强,地表净辐射主要转化为感热输送（敦煌戈壁站在中午时平均分别达380W·m-2以上和250W·m-2以上）;夜间土壤释放热量以平衡地表的辐射冷却,感热通量略低于0。白天时地表大气经常触发自由对流活动,影响动量通量的观测质量,并有效输送地表热力至上层大气中,有助于形成超厚大气边界层。分析了戈壁下垫面的动量粗糙度特征和热力粗糙度特征（敦煌戈壁站动量粗糙度约为0．6mm）,热力粗糙度基本小于动量粗糙度一个量级,这符合目前对干旱区戈壁下垫面热力输送特征的初步认识。     

我国西北下垫面影响大气的初步数值试验

本文利用原始方程五层模式,采用粗细网格单向嵌套的方法,初始场资料用GFDL10年(1963—1973)平均7月份的高度场和湿度场,对我国西部沙漠地区的大气环流进行了模拟计算,并在我国沙漠地区作了两种不同下垫面时大气响应的对比试验。结果表明,在青藏高原及其附近,存在三个系统:(ⅰ)青藏主体热低压,(ⅱ)帕米尔高原热低压(或新疆低压),(ⅲ)副高西伸到沙漠地区的高压脊。此外,沙漠与高原之间存在着地形性热力环流。当试验区下垫面改变为草原时,土壤及地表温室都会有所上升,有加强对流的作用,但是,由于试验区为地形性热力环流的下沉气流所控制,且处于闭塞的地形环境中,水汽来源不足,故植被的生长环境仍不能得到改善。     

新疆和田市沙尘气溶胶浓度及粒径分布特征研究

沙尘气溶胶不仅影响天气和气候,而且对海洋生态及全球物质循环具有重要的作用.塔克拉玛干沙漠作为我国和东亚地区重要的沙尘气溶胶源区,其西南缘和田市沙尘气溶胶浓度及粒径分布特征尚不明确,将不利于该区域沙尘气溶胶远距离输送和沉降的机理研究.因此,本文利用粒子分级采样仪,通过对和田市不同天气(晴天、浮尘、扬沙天气)下沙尘气溶胶浓...     

2003年春季中国沙尘天气异常的气候及环境背景

概述了2003年春季我国北方地区沙尘天气异常偏少的观测事实及其本特征.利用NCEP再分析资料以及台站观测资料,对可能影响2003年春季我国北方地区沙尘天气异常的气候与环境背景进行了分析.初步研究结果表明:2002/2003年冬季东亚大槽偏浅、东亚冬季风偏弱,从而导致春季冷空气活动偏少,这是造成2003年春季沙尘天气异常偏少的动力成因.此外,2003春季中国北方大部地区降水量偏多,沙尘源区内蒙古等地地表积雪覆盖面积大,从而造成积雪融化较晚,地表冻土层解冻推迟,土壤湿度增加,这也在一定程度上抑制了沙尘天气的形成.对卫星遥感反演的叶面积指数的分析表明,2003春季我国北方地区沙尘天气异常偏少与下垫面植被覆盖异常的关系不大.     

塔克拉玛干沙漠腹地晴天与沙尘暴天气大气边界层对比分析

根据2017、2019年7月塔克拉玛干沙漠腹地GPS探空和地面观测数据,利用位温廓线法等方法,对比分析了沙漠腹地夏季晴天和沙尘暴天气大气边界层结构变化特征。结果表明：晴天和沙尘暴天气大气边界层结构特征显著不同。晴天大气边界层各气象要素垂直分布较为均一,白天对流边界层深厚,高度接近5 km,夜间稳定边界层一般在500 m左右。沙尘暴天气边界层内位温和比湿垂直变化较小,风速较大,可达24.0 m/s,其白天对流边界层在1.5 km左右,夜间稳定边界层在1 km左右。晴天辐射强烈,地表升温迅速,湍流旺盛,是形成晴天深厚对流边界层的主要因素。大尺度天气系统冷平流的动力条件,以及云和沙尘减弱了到达地表的辐射强度是形成沙尘暴天气独特的大气边界层结构的主要因素。     

塔克拉玛干沙漠与撒哈拉沙漠沙尘气溶胶光学特性对比研究

基于2007—2021年CALIPSO和MODIS主、被动卫星遥感探测数据,对塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠的气溶胶光学特性时空分布特征进行探究及对比分析。结果表明：（1）两大沙漠的沙尘气溶胶对总气溶胶的贡献率最大,气溶胶类型季节变化的相对单一性反映了塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠地区存在沙漠沙尘排放对总气溶胶成分的显著影响;（2）塔克拉玛干沙漠气溶胶光学厚度AOD的峰值出现在春季（春季>夏季>秋季>冬季）,而撒哈拉沙漠AOD的峰值出现在夏季（夏季>春季>秋季>冬季）;（3）撒哈拉沙漠总气溶胶抬升高度与塔克拉玛干沙漠相近,但近地面层消光系数明显小于塔克拉玛干沙漠;塔克拉玛干沙漠的消光系数平均值在所有季节中均大于撒哈拉沙漠,故塔克拉玛干沙漠的沙尘气溶胶AOD比撒哈拉沙漠的大;相比沙漠沙尘气溶胶,塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠都无明显的污染沙尘和抬升烟活动。上述研究结果揭示了两大沙漠源区沙尘气溶胶光学特性的观测事实与利用大气气溶胶时空变化特征反映区域气候变化的可能性。     

基于VOSviewer的塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究进展分析

作为中国最大和世界第二大流动沙漠，塔克拉玛干沙漠是我国主要的沙尘暴中心之一，其沙尘天气对当地及周边地区的生产生活会造成巨大影响。利用VOSviewer可视化分析工具，以中国知网（CNKI）数据库和Web of Science核心数据库中塔克拉玛干沙漠沙尘暴相关355篇文献为对象，从发文时间、作者、关键词、期刊来源与学科分布、发文机构（国家）等方面进行可视化与计量分析，进而综述了塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究的现状及发展趋势和未来展望。结果表明：塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究的中英文文献产出分为2个阶段，即1996—2005年为起步阶段，2006—2020年为稳步发展阶段；塔克拉玛干沙漠沙尘暴的成因、传输特征及发展规律、沙尘暴过程数值模拟预报研究、沙尘天气及沙漠气象等问题受到了国内外众多学者的高度关注；相关论文主要发表在《沙漠与绿洲气象》、《中国沙漠》及Journal of Geophysical Research Atmospheres等期刊，其中《沙漠与绿洲气象》为中文发文量最多的核心期刊，Journal of Geophysical Research Atmospheres为SCI发文量最高的...     

辐射传输模式中地表参数对大气长波辐射的影响

本文利用Liou-Ou一维宽带辐射传输模式，对地表热力参数取值部分作了改进，使用模式大气和青藏高原实测资料对下垫面温度与地表空气温度两者不能合二为一的问题进行了分析，同时还讨论了下垫面温度的日变化对大气长波辐射通量日变化的影响及地表比辐射率的变化对大气长波辐射通量计算结果的修正作用。