淖毛湖地区与我国北方沙尘暴天气的关系

新疆淖毛湖气象站位于东天山与阿尔泰山之间的峡谷盆地中,多大风和沙尘天气。淖毛湖站与周边邻近站相比,对下游沙尘暴天气监测预警有明显的指示意义。作者在分析了2000年春季淖毛湖地区与我国北方地区沙尘暴天气的关系后认为:处于西北冷空气路径咽喉要道的淖毛湖地区与我国西北中部及内蒙古中西部地区的沙尘暴天气不但有极高的相关关系,而且有明显的先兆反映。其中,淖毛湖地区大风、沙尘暴等天气现象,淖毛湖气象站日最大风速、风速风向的时间变化是预报西北中部、内蒙古中西部等地区沙尘暴天气的重要参考指标。淖毛湖气象站的大风、沙尘等天气与下游地区的沙尘暴天气有较好的对应关系。西北路径冷空气必经之地的淖毛湖,其日最大风速和风向的时间变化,可作为预测我国西北中部、东部和内蒙古中西部等地区沙尘暴天气的指标。事实说明,淖毛湖气象站是监测和预测我国下游地区沙尘暴天气较为理想的上游指标站。     

近45a我国沙尘暴和扬沙天气变化趋势和突变分析

利用1954-1998年我国334个站每月沙尘暴和扬沙发生日数资料,通过线性趋势估计和多项式函数拟合等方法分析了沙尘暴和扬沙日数的长期趋势变化和周期变化,发现沙尘暴和扬沙日数的总体趋势是下降的,沙尘暴和扬沙年平均日数都是在20世纪50年代最高,60年代减少,之后70年代又有回升的趋势,到80年代又减少,90年代最少。沙尘暴日数的变化存在着6.7a的周期及2.59a和3.38a的周期,并且2.59a和3.38a的周期都通过了α=0.1的显著性检验。扬沙不存在显著性周期。由于资料长度的限制,无法对22a以上的长周期进行分析。利用滑动t检验法和气候跃变参数J_y分析了沙尘暴和扬沙日数的突变问题,发现沙尘暴和扬沙日数从80年代到90年代的变化率最高,沙尘暴和扬沙分别在1985年和1984年发生了由多到少的突变。我国北方强沙尘暴的发生次数从50年代到90年代呈上升趋势,从而使沙尘天气对我国的影响不但没有减弱反而有增强的趋势;近年来,大范围的强沙尘暴天气出现的频率增加、程度增强、范围扩大,因此保护生态环境,防止土地荒漠化,是我们目前面临的紧要任务。     

中国沙尘暴天气减少趋势的其他证据

分析TOMS气溶胶指数和海平面气压资料的结果显示,这二者都是支持对中国新的沙尘暴天气数据的分析结果,即在1951-2000年间中国沙尘暴天气整体上处于减少趋势。     

近5a我国沙尘暴与高空急流关系的统计分析

利用Micaps常规资料,对我国2000-2004年的沙尘暴与高空急流进行了统计与分析。结果表明:沙尘暴具有很强的季节和日变化规律;有三个多发区;范围大、强度强的沙尘暴大都伴有强蒙古气旋和冷锋。沙尘暴与高空急流总是相伴出现。急流造成的沙尘暴可分为两类:单急流型和双急流型。沙尘暴多出现在西风、西南风、西北风急流的左侧及其右后方,以及西北+西南型双急流中心的左前+左后方。统计中还发现,在一些双急流中存在急流异变,急流异变对沙尘暴的发生和发展具有重要作用。     

冻土对沙尘暴的影响研究

利用1951-2000年中国大陆685个沙尘暴站、412个冻土深度及706个气温站的观测资料,分析了近50a来沙尘暴与冻土深度的时空分布特征。结果表明:沙尘暴多发中心总与当月的冻深极小值或相对低值区对应,且冻深越小(大),沙尘暴日数越大(小);气温是冻深与沙尘暴反相关关系的纽带。     

温度平流在沙尘暴和大风天气预报中的差异分析

针对内蒙古沙尘暴天气中大气层结稳定度问题,选取了内蒙古强沙尘暴、大风(以大风为主部分地区伴有扬沙天气)两种天气过程,对冷空气活动的温度平流空间分布特征进行对比分析。分析结果表明:沙尘暴、大风天气都有较强的冷平流活动,但强冷平流的垂直分布明显不同,其对大气层结稳定度、温度垂直廓线、垂直运动分布有明显影响。沙尘暴天气强冷平流中心位于较高的700~600 hPa层次,其与近地层弱冷平流叠加,形成高低层温度平流差异,使得垂直气温直减率加大并保持这一趋势,形成有利于沙尘暴发生的深厚不稳定层结条件,在低层扰动的触发下形成干对流风暴,能量交换不稳定能量释放,使该层大气趋于中性层结即混合层,混合层是能量交换的一个平衡态;大风天气强冷平流中心位于较低的850 hPa以下层次,不利于形成不稳定层结条件。沙尘暴扬起的高度就是混合层厚度,比强冷平流中心位置高出150 hPa左右,强度达到—45×10~(-3)℃·s~(-1)以上的强冷平流中心在700~600 hPa层次时,混合层厚度可达到500 hPa以上层次,这一强度的沙尘暴天气可以影响到我国江南沿海地区。     

塔城3.12东风沙尘暴天气模拟分析

新疆塔城向来以水草丰美著称于世,但2005年底和2006年初却连续发生3场大的沙尘暴,引起恐慌。本文采用mm5v3模式做气象场实验,hysplit4.7轨迹模式做扩散与沙尘来源分析。利用卫星遥感图做对比。分析了3?12东风沙尘暴天气。研究表明：500hPa图上乌拉尔山脊向东北发展,在新疆北疆形成一个东西向的横槽,北疆北部为一致的东风,受其引导,北疆地面形成大范围的东风,经过塔城老风口,在塔城地区形成强的下坡风。加之当时该区域积雪过早融化耕地裸露,大风卷起土壤形成这次沙尘暴。mm5v3模式模式较好的模拟了强的东风下坡风;经过与遥感对比,hysplit4.7轨迹模式较好的模拟了起沙沙源地和扩散过程。     

甘肃省两次强沙尘暴天气对比分析

利用常规观测资料、自动站逐时资料及T639数值预报初始场,对2010年3月19日、2011年4月28日甘肃省2次强沙尘暴天气过程从天气概况、气候背景、环流形势及单站地面气象要素、高空急流、垂直速度、稳定度等方面进行深入分析。结果表明:2次过程前期均具有气温偏高、降水稀少的的气候背景;高空斜压槽和强锋区、地面强冷高压和锋前蒙古气旋或热低压是发生此类强沙尘暴的环流形势;高低空急流配置和地面气象要素演变对沙尘暴天气有指示意义;由于2次过程冷空气路径、强度有所差异,因此对甘肃造成的影响不同。     

高空急流带对甘肃沙尘暴强度的影响

 利用1970—2010年3—5月甘肃41 a的气象资料、Micaps常规资料,按照强沙尘暴天气过程标准,分析研究了48例强沙尘暴过程与高空偏北急流带振荡的关系。结果表明,高空急流带(核)的引导作用,与甘肃强沙尘暴发生、发展、强度以及波及范围有直接的关系,尤其是偏北急流带发展到巴尔喀什湖附近转为“C”型或“L”型流场时,其中短波分裂强冷空气和扰动性急流向甘肃发展,造成春季突发性很强的沙尘暴,甚至出现“黑风”。这种天气过程移速快,影响范围广,生命史短,破坏力极大。     

The teleconnection between marine silicon supply and desertification in China

Desertification has been notably expanding in China in the recent decade, especially in North China where dust/sand storm (DSS) frequently assaulted local communities. Analyses in marine ecology found that the earth ecosystem could be able to complement nutrient silicon for keeping sustain- able development of marine ecosystem, and decreasing CO2 concentration in the atmosphere; as a result, the area of desertification would be enlarged. Modern human being activities have resulted in constant changes in the amount of silicon transport from land into sea, leading to oversupply of nitrogen and phosphorus but silicon in seawater. The proportion of nitrogen, phosphorus and silicon was seriously im- balanced and the limitation of silicon for phytoplankton growth has become more serious. The silicon de- ficiency has damaged the marine ecosystem in coastal regions and slowed down the carbon sedimentation in the atmosphere of the world. The authors believe that the continual discharge of CO2 into the atmos- phere is the cause for the global warming including marine water temperature rise. Consequently, the earth ecosystem would have to trigger its complementary action to resume to the silicon balance by algae bloom in seawater for reducing air and water temperatures. In order to complement nutrient silicon into the sea, the ecosystem would transport silicon via the atmosphere; therefore, the desertification in the in- ner land is a natural reaction. As marine phytoplankton booming can reduce the CO2 concentration in the atmosphere and further ease the green-house effect, during this process, a large amount of silicon are de- manded by the ecosystem, which human being are unable to stop desertification from happening but slow down the progress and ease the risk. Therefore, as an important role in earth ecosystem, people should reduce the CO2 discharge into the atmosphere first; then, the normal function of river transporting silicon must be restored. In this way, the CO2 in the atmosphere can be kept in balance, the global warming slowed down, marine ecosystem development sustained, the drought in inner land eased, and the desert gradually under-controlled.