2006年春季我国沙尘天气特征及成因分析

利用全国673个站每日8个时次的地面天气报告资料和T213模式产品,分析了2006年春季我国沙尘天气的主要特征及其成因。结果表明:2006年沙尘暴、强沙尘暴范围偏大、沙尘天气强度偏强;2006年春季我国北方沙尘天气过程(17次)偏多、强沙尘暴过程(5次)是2000年以来最多的一年,其中2006年4月9 11日强沙尘暴天气过程的影响范围和强度为20世纪90年代以来第三位;沙尘多发期长、结束晚。2006年春季北方大部地区气温偏高,致使地表层解冻快,土质疏松;降水偏少,地表干土层增厚,为沙尘天气的发生提供了有利的条件。2006年春季东亚大槽偏强,影响我国的冷空气活动较频繁且势力较强,蒙古气旋活动频繁。前期偏暖少雨与冷空气和蒙古气旋的共同作用,是造成2006年春季我国沙尘强度明显偏强且多发期结束晚的主要原因。     

2006年春季呼和浩特地区沙尘天气特征及成因分析

利用地面气象月报表资料,分析了2006年春季（3—5月）呼和浩特地区沙尘天气的时空分布特征。结果表明：呼和浩特地区共出现了12次沙尘天气过程,其中强沙尘暴过程3次;武川、清水河是两个沙尘暴多发中心;2006年春季呼和浩特市沙尘天气比历年同期平均值（1971-2005年同期沙尘平均次数为16次）偏少,但比2003、2004、2005年明显偏多。分析沙尘天气成因是前期降水偏少、气温偏高,大大降低了浅层土壤墒情,地表干燥,3—4月冷空气和蒙古气旋活动频繁,造成呼和浩特市沙尘天气接连不断。5月3次较大范围降水有效地抑制了沙尘天气的形成。     

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。     

苏尼特右旗1976—2006年沙尘天气的观测分析

基于苏尼特右旗1976—2006年的沙尘天气观测资料,对苏尼特右旗沙尘天气的年际变化、月际变化等进行了分析,结果表明,1976—2006年苏尼特右旗沙尘天气呈波动性减少趋势,月平均沙尘天气日数的波动性,与月平均最大风速和月平均大风日数成正相关。扬沙天气出现日数最多,沙尘暴天气次之,浮尘天气出现日数最少。造成沙尘天气除本地沙尘源外,上游沙尘的输送也是产生沙尘天气的重要原因。影响苏尼特右旗沙尘天气的主要天气形势为冷锋和蒙古气旋。     

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。     

基于逐时数据的南疆沙尘天气精细化特征研究

利用2006—2019年南疆地区55个国家站的逐日观测和自动站小时数据资料,研究沙尘发生的精细化特征及沙尘暴起沙风速指标阈值。结果表明：南疆沙尘中心位于塔里木盆地中部至其南缘的民丰和且末一线,表现为中部多,东部西部少的分布特点,浮尘和沙尘暴的中心在民丰,而扬沙中心在塔中站;沙尘天气季节差异明显,秋、冬季沙尘最少,以浮尘为主,春、夏季是沙尘天气的高发季节,浮尘日与扬沙日数接近,约为沙尘暴的2倍,沙尘暴、扬沙的季节差异比浮尘天气更为明显;沙尘日变化呈白天多于夜间,下午多于上午的分布特点,18—20时是南疆地区出现沙尘暴、扬沙天气的高频时段;扬沙和沙尘暴的平均持续时间短,一般不超过3 h,巴州东南部平均持续时间最长;南疆不同地区沙尘天气发生的最小风速差异较大,存在区域性规律,而极大风速分布呈东部大于西部,北部大于南部,塔里木盆地中部和南部最小,春季的极大风速平均值大于夏季,差值较小的地区在和田地区,春季的极大风速离散度也较夏季大,各站极大风速的最小值范围在1.6—9.8 m·s^-1之间。     

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.     

沙尘暴过程中沙尘气溶胶对气象场的影响

沙尘暴是干旱区常见的天气现象,沙尘暴天气过程中,边界层内气象要素发生剧烈的变化。利用WRF/Chem模式结合Shao 2004的参数化方案,模拟了发生在2010年4月24—26日的一次沙尘天气过程,通过控制沙尘气溶胶是否排放到大气中,对比分析沙尘暴过程中沙尘气溶胶对边界层中气象要素的影响。结果发现,在沙尘暴过程中,夜间在沙尘层以下,沙尘气溶胶具有加热大气的作用,使得温度升高,最大值约1.8 K,这种"保温"作用还与地表反照率有关,反照率越大"保温"作用越强;而在沙尘气溶胶层内的中上部具有降温的作用,温度降低,最大值约3 K。夜间沙尘气溶胶能够抬升边界层高度,最大达1000 m;白天则降低,可降低700 m;沙尘气溶胶导致水平风速增大约1.0 m·s-1,使垂直风速在沙尘层下增大,在沙尘层以上减小。     

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。     

沙尘天气过程沙地下垫面沙尘通量的获取与分析研究

利用浑善达克沙地地区2004年春季沙尘暴和微气象学加强观测实验资料,计算了浑善达克沙地地区不同沙尘天气条件下湍流交换系数、湍流动量通量和感热通量、沙尘浓度通量;研究了沙尘暴过程中湍流作用、沙尘输送特征及起沙条件。结果显示:浑善达克沙地地区非沙尘天气白天近地层热力湍流作用强于动力湍流,湍流交换以感热交换为主;沙尘天气过程中,近地面层湍流动力作用明显增加,湍流动量和感热交换都对湍流输送有主要贡献,感热通量数值有不同程度的降低。较强沙尘暴天气过程中动力湍流强于热力湍流。随着沙尘天气经历起沙、平衡、沉降的演变过程,沙尘通量数值呈现由正值为主,过渡到向上和向下数值相当、向下数值比例增加。非沙尘天气、扬沙天气和沙尘暴天气过程的沙尘通量值范围分别是±5μg/(m2.s)、±30μg/(m2.s)和-200—300μg/(m2.s)之间。浑善达克沙地地区,非沙尘天气也存在一定量的沙尘输送,但数值较小。浑善达克沙地地区沙尘通量与摩擦速度的三次方成正比,为F=Cu3*。临界起沙风速和临界摩擦速度分别约为6m/s和0.4m/s。     

“4.12”沙尘暴天气的数值模拟及诊断分析

利用MM5中尺度数值模式,以T106实况资料作为初值场和侧边界值,对甘肃省河西走廊2000年4月12日强沙尘暴的强风天气形势和地面风场进行了数值模拟,并利用模式输出结果对这次过程作了诊断分析。模拟和诊断分析结果表明：MM5中尺度模式能模拟出产生这次强沙尘暴的强风天气形势和上升运动;沙尘暴爆发前3h河西走廊出现西北大风,并有大风向这一地区的明显辐合;沙尘暴发生在地面处于于暖状态的地区;位涡的水平分布特征对沙尘暴的出现时间和落区有一定的指示意义。沙尘暴区上空螺旋度垂直分布为高层负值,低层正值。螺旋度正值的演变与沙尘暴的出现有一定的对应关系。     

宁夏中北部沙尘暴过程中气象要素变化特征及成因分析

利用常规气象观测资料,统计分析了宁夏中北部地区沙尘暴天气的持续时间及相关气象要素的变化及成因。结果表明：风向对沙尘暴天气的发生具有重要影响,从西到北之间的五个风向下发生沙尘暴天气的次数占沙尘暴天气总次数的70％以上;在同一次沙尘暴天气过程中．不同代表站沙尘暴天气的持续时间与地形、地貌及地理环境的关系最密切,其次是与最大风速的关系;但同一代表站在不同的沙尘暴天气过程中最大风速对沙尘暴天气的持续时间影响最大;沙尘暴天气发生总次数越多的测站,在同一沙尘暴天气过程中持续时间相对越长。形成盐池站多沙尘暴天气的沙源,除背景沙源外,本地沙源的补充也有重要作用。     

中国沙尘暴天气研究进展及主要科学问题

沙尘暴是一种危害极大的灾害性天气。近年来,沙尘暴天气受到广泛关注。概述了我国沙尘暴的成因、源地和移动路径、分布特征及演变规律,探讨了沙尘暴天气的大气环流特征、物理化学特性和数值模拟及预报方法,基于中国气象事业发展战略,针对未来沙尘暴的主要科学问题进行了展望,试图为今后沙尘暴研究提供基本框架与思路。     

甘肃沙尘暴短期、短时业务化预报方法研究

利用1955~2002年甘肃省80个站的观测资料，对发生在甘肃境内的64个强或特强沙尘暴个例逐个进行了天气气候分析，总结了甘肃沙尘暴天气气候特点，沙尘暴爆发的天气类型，移动路径。得出沙尘暴短期和临近预报的着眼点，建立了甘肃沙尘暴短期预报概念模型。通过用计算机语言和模块化设计方案，成功设计了中国西北地区沙尘暴监测预警人机交互预报平台，实现了沙尘暴监测预警预报业务化。     

中国北方4月沙尘暴与西风环流的关系

选用中国185个气象站建站～2000年历年各月沙尘暴日数资料，分析了近40年来中国北方4月沙尘暴的气候特征及其对西风环流异常的响应，并对4月多、少沙尘暴年的前期和同期大气环流特征进行了对比分析。结果表明：我国北方4月沙尘暴日数在全区域空间尺度上具有较好的一致性，在区域尺度上存在东西反位相差异。沙尘暴总体在减少。多沙尘暴年，欧亚大气环流的经向度加大，我国北方高空纬向西风位置偏南、强度偏强；少沙尘暴年，大气环流的经向度减小，高空纬向西风位置偏北、强度偏弱。进一步研究发现，前一个月的流场特征及高空纬向风分量可作为预报下一个月沙尘暴日数的指标。     

夏季风北边缘与沙尘暴的研究

使用1951—2000年相关资料,分析了夏季偏南风强度和夏季风北边缘、冬季风指数和春季偏北风以及沙尘暴的年际、年代际变化,并研究了它们的联系过程。结果表明,夏季风北边缘与沙尘暴、北边缘与冬季风和冬季风与沙尘暴的距平相关百分率分别是0.75,0.58和0.70,而且7~8月110°~120°E偏南风和12月~2月90°~100°E偏北风与3~5月90°~100°E偏北风的分析结果也相同。它们相互联系的过程是:夏季偏南风偏强(弱)—北边缘偏北(南)—冬季风偏强(弱)—冷空气偏强(弱)—春季偏北风偏强(弱)—沙尘暴偏多(少)。这些为沙尘暴的长期预测提供了一个新的事实依据。     

Quantitative detection of mass concentration of sand-dust storms via wind-profiling radar and analysis of <Emphasis Type="Italic">Z</Emphasis>-<Emphasis Type="Italic">M</Emphasis> relationship

With the aim to achieve quantitative monitoring of sand-dust storms in real time, wind-profiling radar is applied to monitor and study the process of four sand-dust storms in the Tazhong area of the Taklimakan Desert. Through evaluation and analysis of the spatial-temporal distribution of reflectivity factor, it is found that reflectivity factor ranges from 2 to 18 dBz under sand-dust storm weather. Using echo power spectrum of radar vertical beams, sand-dust particle spectrum and sand-dust mass concentration at the altitude of 600 ～ 1500 m are retrieved. This study shows that sand-dust mass concentration reaches 700?μg/m³ under blowing sand weather, 2000?μg/m³ under sand-dust storm weather, and 400?μg/m³ under floating dust weather. The following equations are established to represent the relationship between the reflectivity factor and sand-dust mass concentration: Z?=?20713.5?M ^0.995 under floating dust weather, Z?=?22988.3?M ^1.006 under blowing sand weather, and Z?=?24584.2?M ^1.013 under sand-dust storm weather. The retrieval results from this paper are almost consistent with previous monitoring results achieved by former researchers; thus, it is implied that wind-profiling radar can be used as a new reference device to quantitatively monitor sand-dust storms.     

沙尘天气的定量化指数及其应用

按照《地面气象观测规范》规定,能见度VV与风速V是对沙尘天气进行分级的重要指标。我们利用能见度和风速构造沙尘指数,用以衡量沙尘现象的强弱,并通过它对时间和空间的累积来分析某一地区的沙尘天气发生状况。结果表明：所构造的指数能够代表我国沙尘天气多发区的沙尘天气状况。对上游沙区的沙尘指数与下游邻近城市空气污染指数所作的相关分析显示：二者间存在较为密切的关系。因此．利用上游沙区的沙尘指数作为下游邻近城市空气污染预报的重要因子。     

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。