Characteristics of Meteorological Factors over Different Landscape Types During Dust Storm Events in Cele, Xinjiang, China

Landscape characteristics influence meteorological factors, thus affect the occurrence and nature of dust storm events. The present study investigates the spatiotemporal characteristics of six meteorological factors (wind velocity, wind direction, air temperature, relative humidity (RH), photo synthetically active radiation (PAR), and solar radiation) over different landscape types (shifting-sand frontier, semi-fixed sandy land, fixed sandy land, and the inner region of an oasis) before and after dust storms during four typical dust storm events in an oasis-desert ecotone in Cele, Xinjiang, China. The results show that the average wind velocity decreased significantly from the shifting-sand frontier to the inner oasis, which was mainly attributable to the vegetation coverage. Before the dust storm events, there were obvious differences in air temperature and RH either in the horizontal or vertical direction over the different landscape types. However, these factors were very similar during and following the dust storm events. PAR and solar radiation were significantly reduced during the dust storm events and the subsequent sand-blowing and floating-dust conditions. This effect was much stronger than during similar weather conditions without dust storm events such as sand-blowing and overcast and/or rainy days. Additionally, the variation in the meteorological factors among the different landscapes was also affected by the prevailing wind direction during the dust storm events. However, the landscape type slightly changed the prevailing wind direction, with the greatest dispersion distribution of wind direction in the inner oasis. The findings of this study are helpful for understanding the function of landscape types in the occurrence of dust storms, as well as for providing a theoretical basis for prevention of dust storms.     

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。     

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。     

一次强沙尘暴的近地层气象要素及内部热力、动力结构特征

针对2009年4月23-24日出现在我国内蒙古中西部的一次强沙尘暴天气过程,利用专门组织观测实验得到的加密探空资料、地面自动观测站资料和其他常规观测资料,深入分析研究了此次沙尘暴发生前后及发生期间,近地层气象要素变化及其内部热力、动力结构特征变化.结果表明,1）沙尘暴发生前,大气的温度垂直递减率大,湿度较大,近地层风速小,风向偏东;在沙尘暴发生期间,大气中出现逆温现象,大气湿度很小,各层风速明显增强,风向偏西且稳定;之后,低层温度显著下降,大气湿度迅速增大,各层风速减小,沙尘暴天气结束.2）沙尘暴发生前,大气层结是条件不稳定的,在沙尘暴过境时,低层大气层结是稳定的,在800600 hPa之间大气层结是中性的,此时低层大气干燥,而在沙尘暴移出测站后,湿度明显增大,因此,“3θ”曲线可以为沙尘暴的监测和预报提供一个有价值的参考数据.3）沙尘暴爆发时的螺旋度是所有观测时次中的最大值,螺旋度与沙尘暴的强度在时间上具有良好的对应关系,即螺旋度越大,对应沙尘暴越强.4）此次强沙尘暴的形成与发展不仅受到环境风速的影响,沙尘暴内部的切向旋转速度和垂直运动速度也对其起到重要的作用.     

A Case Study of the Impacts of Dust Aerosols on Surface Atmospheric Variables and Energy Budgets in a Semi-Arid Region of China

The authors present a case study investigating the impacts of dust aerosols on surface atmospheric variables and energy budgets in a semi-arid region of China. Enhanced observational meteorological data, radiative fluxes, near-surface heat fluxes, and concentrations of dust aerosols were collected from Tongyu station, one of the reference sites of the International Coordinated Energy and Water Cycle Observations Project (CEOP), during a typical dust storm event in June 2006. A comprehensive analysis of these data show that in this semi-arid area, higher wind velocities and a continuously reduced air pressure were identified during the dust storm period. Dust storm events are usually associated with low relative humidity weather conditions, which result in low latent heat flux values. Dust aerosols suspended in the air decrease the net radiation, mainly by reducing the direct solar radiation reaching the land surface. This reduction in net radiation results in a decrease in soil temperatures at a depth of 2 cm. The combination of increased air temperature and decreased soil temperature strengthens the energy exchange of the atmosphere-earth system, increasing the surface sensible heat flux. After the dust storm event, the atmosphere was dominated by higher pressures and was relatively wet and cold. Net radiation and latent heat flux show an evident increase, while the surface sensible heat flux shows a clear decrease.     

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。     

库尔勒市历年沙尘天气发生特性分析

本文根据1971~2010年库尔勒市气象实测资料,分析了库尔勒市沙尘天气40年变化特征,以及沙尘天气与平均风速,降水量,平均相对湿度,平均地面0cm温度和平均气温等气象因子之间的关系。结果表明:沙尘暴、扬沙、浮尘等沙尘天气在年际、季节与各月变化上具有一致性。20世纪的70年代沙尘天气发生日数最多,从1971~2005年沙尘天气发生日数呈波动下降趋势,1971年最高,共出现沙尘天气112d但不同沙尘天气发生日数最值出现的年份不同,2005~2010年沙尘天气发生日数又开始回升,到2010年沙尘天气的发生次数已接近70年代的平均水平。其次,沙尘天气呈现春夏季节发生日数多,秋冬发生日数少的季节变化趋势,每年的4月沙尘天气出现最多,1月沙尘天气出现最少。沙尘天气的发生与空气相对湿度、降水量呈现极显著的负相关,与风速呈现极显著的正相关,而与气温的变化关系不明显。根据2010年4月的沙尘颗粒物监测表明,沙尘天气使大气中的Ca、Mg、Fe等地壳元素含量增加。      

内蒙古两类持续型沙尘暴的天气特征

利用观测资料对内蒙古地区两种不同类型的持续型沙尘暴过程进行了对比分析,结果表明:天气系统的稳定少动是这两类沙尘暴在同一地区长时间持续的共同原因。在这2次过程沙尘暴的持续期,大气层结的日变化受到不同程度削弱。主要原因是沙尘气溶胶的辐射反馈效应。在冷锋型沙尘暴过程的持续期,地面风速出现的明显日变化加强了沙尘暴强度的日变化。而在高压底部型沙尘暴过程中,暖平流和中尺度低压辐合抬升产生的对流进一步削弱了层结日变化。这一因素以及期间地面风速的相对稳定使沙尘暴强度未发生明显改变。     

浑善达克沙地沙尘气溶胶的粒谱特征

浑善达克沙地是我国主要沙尘气溶胶源地之一,但对其沙尘气溶胶特征一直缺乏研究.2001年4月末到5月初,在内蒙古浑善达克沙地利用PMS Fssp-100型激光粒谱仪进行了大气气溶胶的外场观测,取得了晴天、扬沙和沙尘暴天气条件下沙尘粒子的数浓度采样资料,通过统计分析研究,总结出浑善达克沙地在不同天气条件下近地面沙尘气溶胶的粒谱分布规律.所得统计结果表明了与其他源地沙尘气溶胶的共同点、差异之处及其原因.这一结果也为沙尘气溶胶辐射气候效应的数值模拟提供了新的实测依据.     

北京2004年一次强沙尘暴过程的辐射特征研究

利用2004年3月27～29 日北京沙尘暴期间观测的辐射、气象以及气溶胶质量浓度的资料,分析了该过程的地面辐射、气象要素以及气溶胶与辐射相互作用的变化特征.结果表明,沙尘暴期间紫外辐射的衰减与可见光辐射强度衰减规律不一致.紫外衰减主要受到细粒子浓度影响,同时紫外辐射占总辐射的比重与气溶胶中细粒子含量成负相关;而可见光辐射强度衰减与总辐射衰减同步.辐射变化和气溶胶质量浓度观测结果均表明,此次沙尘暴过程分为3个阶段,即,细粒子累积期、外地沙尘输入期和清除期.在沙尘暴期间地面一直维持一个低压、干冷的状态;当过程结束后,气压急剧增高,并在一段时间内处于高压控制之下.     

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。     

A Case Study of a Typical Dust Storm Event over the Loess Plateau of Northwest China

Enhanced observational meteorological elements,energy fluxes,and the concentration of dust aerosols collected from the Semi-Arid Climate Observatory and Laboratory(SACOL) during a typical dust storm period in March 2010 at Lanzhou were used in this paper to investigate the impact of dust aerosols on near surface atmospheric variables and energy budgets.The results show that the entire dust storm event was associated with high wind velocities and decreasing air pressure,and the air changed from cold and wet to warm and dry and then recovered to its initial state.The response of energy fluxes occurred behind meteorological elements.At high dust concentration periods,the net radiation was significantly less in the daytime and higher at night,while the heat fluxes displayed the same trend,indicating the weakening of the land-atmosphere energy exchange.The results can be used to provide verification for numerical model results in semi-arid areas.     

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.     

中国北方特强沙尘暴的天气系统分型研究

使用中国中央气象台出版的历史天气图资料,对1957—1996年和2001—2002年间发生在我国北方的33次特强沙尘暴过程的天气系统进行了分析研究,重点归纳了形成各次沙尘暴过程的天气系统的热力和动力结构、活动特征及高低层系统的相互配置。在此基础上,以触发沙尘暴强风的主要地面天气系统为主要依据,将形成我国北方特强沙尘暴的天气系统,划分成纯冷锋型、蒙古气旋与冷锋混合型、蒙古冷高压型和干飑线与冷锋混合型4种类型。研究了各类型天气系统在沙尘暴强风形成中的作用、各类型强风的特点及沙尘暴天气的时空分布特征,给出了各类型特强沙尘暴的天气学概念模型。     

内蒙古东部春季三类沙尘天气气溶胶散射系数及其与PM10、能见度相关性分析

利用内蒙古东胜、锡林浩特两站2004~2006年春季（3~5月）积分浊度计的观测资料,结合同期PM10质量浓度、大气能见度等资料,分析了背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴等不同强度沙尘天气气溶胶散射系数的分布特征,讨论了不同强度沙尘天气过程中散射系数、PM10、能见度的日变化规律,以及不同强度沙尘天气过程中散射系数与PM10质量浓度、散射系数与能见度的相关关系。结果表明:散射系数能够很好地反映沙尘天气强度;随沙尘天气强度增强,散射系数日变化从双峰型向单峰型转变;沙尘天气强度较弱时,PM10与散射系数的日变化不相似,强沙尘暴过程中PM10与散射系数的日变化有一定的相似性;能见度与散射系数日变化趋势相反;散射系数与PM10质量浓度呈正相关性,沙尘天气越强,相关性越好,背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴相关系数分别为0.201、0.809、0.898和0.953;散射系数与能见度有指数相关关系,随沙尘天气强度增强二者相关性逐渐增强,背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴相关系数分别为-0.773、-0.870、-0.918和-0.940。     

2010年春季北京地区强沙尘暴过程的微气象学特征

利用北京大学校园地区PM10质量浓度观测资料、中国科学院大气物理研究所325m气象塔气象要素梯度和湍流观测资料,分析了北京地区2010年3月20～22日两次强沙尘暴过程微气象学要素和沙尘参量的时空演变以及湍流输送特征,为理解北京地区强沙尘暴天气沙尘输送规律和微气象学特征提供参考。结果表明:3月20～22日强沙尘暴过程前后不同高度温度先升后降,气压和相对湿度则相反。强沙尘暴来临时,高层风速先迅速增大,低层风速增加略有滞后,风切变明显加强,PM10浓度最大值和风速极大值出现时间较吻合。强沙尘暴过境时,不同高度向下的湍流动量输送、向上的湍流热量输送和湍流动能明显加强。与3月21日非沙尘暴日相比,强沙尘暴过程湍流动量通量增加,有利于沙尘粒子的水平和垂直输送过程;由于冷锋过境,水平热通量增大;垂直热通量因白天温度垂直梯度减小而减小,夜间因逆温层被破坏而增加;水平湍流动能对湍流动能占主要贡献,垂直湍流动能仅占水平湍流动能的10%～25%。     

贺兰山地区春季沙尘气溶胶质量浓度的观测分析

通过对贺兰山地区大气背景、浮尘、扬沙和沙尘暴天气的采样，得到在不同天气条件下的气溶胶质量浓度，而且在它们之间存在一定的倍数关系。由Anderson和KB－120E采样器得到的总浓度是有差异的。     

我国西北地区沙尘暴天气时空分布特征

通过分析西北地区1952～1994年所出现的沙尘暴气象观测纪录，提出了沙尘暴天气强度划分标准，并研究了西北地区沙尘暴天气时空分布特征。得出西北地区沙尘暴天气的易发区和多发区，以及多发时段等。为建立沙尘暴灾害性天气综合监测、防灾减灾系统工程的设计和建设，为当地沙尘暴天气联报联防和科学研究等，都提供了重要依据。     

Trends and fluctuations of rainfall regime in the Brahmaputra and Barak basins of Assam, India

Severe weather conditions create negative impacts on humans. One of the severe weather conditions is storms. In the scope of this study, the storm effects on the Marmara Region were investigated using data for the period 2000 to 2010 giving the hourly averaged wind direction and speed in the Marmara Region, as provided by the Turkish Meteorological Service. The monthly distribution of storms has been estimated and their daily variability has been investigated. Additionally, air masses that cause storms have been determined by using NCEP/NCAR re-analysis data. Other than this, by studying the storms, extreme values have been ascertained and northerly values from these storm values (since in percentage terms they are larger) and hourly variability in a single day for 17 weather stations have been depicted graphically. The days that northerly storms reached extreme values are shown with the meteorological maps (surface chart, 850, 700, 500, and 300 hPa) and the temperature diagrams for Istanbul in the Marmara Region have been examined and analysed.     

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