黄土高原地区沙尘暴形成的自然地理因素:Ⅰ影响因素分析

以黄土高原地区227个县的资料为基础,研究了沙尘暴的发生频率与自然地理因子之间的关系。研究表明,沙尘暴的发生频率与自然地理因子密切相关,年降水量越大,地表物质可蚀性越小,大风日数越少,年均风速越小,年均沙尘暴日数越少。     

黄土高原地区沙尘暴形成的自然地理因素:Ⅱ多元回归分析与地带性特征

以黄土高原地区227个县的资料为基础,运用逐步回归的方法,建立了年均沙尘暴日数与影响因子之间的多元回归方程。黄土高原地区沙尘暴的分布具有一定的地带性。从西北向东南,年降水量逐渐增加,气候由干旱、半干旱向半湿润过渡。地表物质由风成沙、沙黄土向典型黄土和粘黄土过渡,天然植被类型由干旱荒漠、干草原、森林草原、草原森林向落叶阔叶林过渡,自然地理因子的地带性分异导致了沙尘暴的频率按同一方向递减。建立的回归方程表明,地表物质的抗蚀性对沙尘暴的影响较大,年降水量次之,大风日数居第三。通过合理的人类活动增加地表的抗蚀性,可以减低沙尘暴的发生频率。     

1958-2007年黄土高原沙尘暴和降雨的时空变化研究

风沙活动和降雨是引发干旱-湿润过渡区水土流失和一些环境问题的主要根源.本文基于气象站记录的沙尘暴和降雨量资料,利用ArcGIS 9.2软件,采用累积曲线和累积距平百分率等方法分析了黄土高原地区近50年(1958-2007年)沙尘暴日数和降雨量的时空变化.结果表明:(1)年内分布不均,沙尘暴主要发生在春季,占到全年的54％,降雨主要集中在汛期,占到全年的71％;(2)近50年年沙尘暴日数呈明显减少趋势,年降雨量表现出了一定程度的减少趋向,但远不及沙尘暴明显;(3)以年沙尘暴5d等值线和年降雨量350 mm等值线作为衡量线,发现随总量的减少,年沙尘暴日数≥5d和降雨量≥350 mm覆盖范围表现出不同程度的缩小,沙尘暴的缩小范围远大于降雨量的.     

陕西强沙尘暴、特强沙尘暴天气气候特征分析

 从陕西1954—2003年所有沙尘暴记录所对应的3次或4次定时能见度观测资料中挑出最小能见度小于500 m的作为强沙尘暴记录,小于200 m的作为特强沙尘暴记录。然后挑取在一次过程中有3个或3个以上气象站出现强沙尘暴的过程共41次作为强沙尘暴过程,有3个或3个以上气象站出现特强沙尘暴的过程共6次作为特强沙尘暴过程。分析结果表明,20世纪90年代是陕西强沙尘暴、特强沙尘暴过程最少的时期。陕西强沙尘暴过程主要发生在春季,冬季次之,其中春季4月最多, 冬季2月最多。除春季、冬季外,6、11月也有发生。根据41次强沙尘暴过程出现前一日08时500 hPa环流形势分析,将造成陕西强沙尘暴天气的环流形势及影响系统分为蒙古冷（横）槽型、脊前下滑槽型、短波槽东移型和西北气流型4类,其中蒙古冷（横）槽型是造成陕西强沙尘暴天气最多的一种形势,占总次数的44%。陕西6次特强沙尘暴过程的环流形势及影响系统全为蒙古冷（横）槽型。根据地面冷空气入侵陕西的路径分析,将造成陕西强沙尘暴天气的冷空气路径分为西路、西北路、北路三条。     

沙尘暴研究的进展

沙尘暴是一种危害极大的灾害性天气。它的发生发展既是一种加速土地荒漠化的重要过程,又是土地荒漠化发展到一定程度的具体表现。本文从沙尘暴的基本特征与危害,沙尘暴形成原因分析与数值模拟研究,沙尘输送及沙尘暴灾害防灾减灾对策研究等几方面,对沙尘暴的有关研究成果进行了简要的回顾,较系统地反映了沙尘暴研究的某些进展。     

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。     

中国北方强沙尘暴受月相调制现象初探

沙尘暴作为多种因素共同作用的产物,其成因机制的研究不可忽视地球外部环境的影响。通过对49年间(1954-2002)中国北方223例典型强沙尘暴事件分析,计算出了沙尘暴发生日期的月球黄经λm、太阳黄经λs,得到月相角D=(λm-λs)。运用统计分析的方法,发现沙尘暴发生的频次与月相角有明显的相关关系。研究结果发现∶(1)沙尘暴发生的频次的极大值区在〔30°,42°〕和〔306°,318°〕的月相角区间内,低值区在〔78°,90°〕和〔258°,270°〕的月相角区间内;(2)沙尘暴发生有明显的小周期(1/4月波),同时,文章还分析了月相对沙尘暴发生的调制机制,探讨月相影响下固体潮、重力场、大气压等对沙尘暴影响的数量级。     

沙粒跃移轨迹参数的统计研究

高速频闪摄影从实验技术上加强了对沙粒跃移运动及其参数的研究,但因拍摄沙粒的成像点不完整又存在局限性,用曲线拟合高速频闪摄影的跃移沙粒轨迹可以补足缺失的成像点。本文对高速摄影的沙粒轨迹进行曲线拟合,从拟合曲线反求出沙粒的起跳角θ₀、上升段跃高H₁、上升段跃距L₁、沉降角θ_t、下降段跃高H₂、下降段跃距L₂,并对各参数进行统计分析,得出各参数间的函数关系式,为进一步研究颗粒跃移运动过程提供基础。     

内蒙古地区沙尘暴的分布特征

使用1995—2007年13 a内蒙古地区118个地面测站的沙尘暴、能见度、风速风向观测资料,确定了不同范围、不同强度沙尘暴标准,给出了特强、强、次强和弱沙尘暴日的个例谱;对地理分布、时间分布、气象要素分布特征进行分析。结果表明,近13 a内蒙古地区有5个沙尘暴多发中心,强和特强有两个高发区。年变化显著,1995年沙尘暴开始减少,1999年开始增加,2001年达到最多,之后开始减少,2003年沙尘暴次数最少,2004年开始呈波动增加趋势。在一年内,沙尘暴、强和特强沙尘暴集中出现在春季的3—5月,4月最多,沙尘暴下旬相对集中,上、下旬是大、小范围强和特强沙尘暴易发时段。3—5月,平均地面气温高于5 ℃,平均地面相对湿度低于40%的地区是沙尘暴多发区。     

青藏高原40年来降水变化趋势及突变的分析

利用青藏高原84个台站自建站至2001年的气象资料,分析了近40 a来的降水变化时空分布特征、变化趋势及突变,结果表明降水有所增加,最大为10.2%;降水是渐进式的变化,高原主体突变不明显,青海和四川西北部分别于1968年和1972年发生突变。     

ORIGINAL AND SECONDARY HIGH-FREQUENCY SANDSTORM ZONES IN THE LOESS PLATEAU REGION, CHINA

A study of sandstorms in the Loess Plateau and neighbouring areas is based on observations of sandstorms and precipitation. Through analysis of the relationship between the mean annual number of sandstorms and the mean annual precipitation, an original sandstorm zone and a secondary high‐frequency zone of sandstorms have been defined. The latter is mainly formed as a result of human activities, such as vegetation destruction and waste‐land cultivation, and not because of climatic change. The secondary sandstorm zone is located 350–500 km away from the original sandstorm zone, reflecting the fact that the sandstorm zone in the Loess Plateau area has shifted 350–500 km to the southeast, in response to human impact. Some abrupt change has been found in the area where the mean annual precipitation is 270 mm, where the original sandstorm zone ends and a secondary zone of high‐frequency sandstorms begins. This transition area can be regarded as an abnormally unstable area. This study shows that destruction of the vegetation can cause changes in the environment similar to those attributed to climatic change.     

新疆沙尘暴的趋势和突变研究

采用新疆77个站1961—2005年沙尘暴日数资料,使用Mann-Kendall趋势统计检验方法、最大熵谱分析,突变的t检验等方法分析了南北疆沙尘暴变化的趋势、周期和突变以及与气候变化的关系。结果显示：①南疆和北疆45 a沙尘暴趋势是减少的,南疆减小的趋势比北疆的强,两者趋势值是-0.25和-0.06,都通过了α=0.01的显著性水平检验,减少趋势中心分别位于南疆皮山、安得河附近和天山中段南北坡,20世纪80年代的减少趋势最大。②南疆和北疆低于45 a平均趋势值的年份大多集中在近20 a;南疆沙尘暴的周期分别为2.9 a和2.8 a,北疆为3.4 a和2.3 a。准3 a周期变化是南疆和北疆所共有的特征。③南北疆年沙尘暴日数与气温和降水呈反相关关系,与大风呈正相关关系,与大风的相关性最高;在南北疆,沙尘暴与气温、降水的相关性显著水平不同。受南北疆大风和降水量出现突变以及平均气温趋势出现明显转变影响,南北疆沙尘暴日数都在1987年出现突变。     

黄土高原典型半干旱区水热变化及其土壤水分响应

利用黄土高原典型半干旱代表区68 a(1937-2004年)降水、气温资料和34 a(1971-2004年)土壤湿度资料,研究黄土高原半干旱区水热变化及土壤水分响应。结果表明:黄土高原半干旱区在近70 a中气温以下降为主,3-6月降水存在显著增多趋势,气温、降水倾向具有明显时段差异。干旱年份或少雨时段长周期振荡加强、短周期衰减;相对冷的时期气温振荡周期明显,反之不明显。干旱是该地区土壤的基本气候特征,生长期土壤水分波动式下降,蓄水期土壤水分波动式上升,总体上以下降为主,20世纪70年代中后期土壤水分较好,80年代土壤水分较差,90年代末到21世纪初转好。土壤水分对短期降水变化、降水气温气候变化及短周期振荡都存在明显响应。     

中国黄土高原地区降水时空演变

为揭示黄土高原地区降水资源在全球气候变化背景下的演变特征,利用黄土高原地区7省区51站43 a的降水资料,主要采用EOF、CEOF和小波分析等方法,研究了黄土高原降水近43 a的时空演变及其资源信息在空间的流动。结果表明：黄土高原年季降水对全球变化区域响应不同;年降水和秋季降水在1985年附近发生气候突变,降水明显减少;降水年际变化存在2～4 a振荡和11～18 a的年代际振荡,以2～4 a短周期振荡为主;降水响应敏感区在黄土高原腹地,空间演变信息在向东传播。     

13 ka BP 以来黄土高原西部的植被与环境演化

通过对黄土高原西部三个剖面的孢粉记录分析, 重建了该区13 ka BP 以来详细的植被 与气候演化序列。结果表明, 12.1 ka BP 以前, 研究区植被以干草原为主, 气候寒冷干燥。 12.1~9.8 ka BP 植被变化显著。期间出现两次显著的湿润期, 分别为12.1~11.4 ka BP、 11.2~11.0 ka BP, 可与博令暖期和阿勒罗得暖期对比; 两次持续时间和强度明显不同的干旱 期出现在11.4~11.2 ka BP 和11.0~9.8 ka BP, 可分别与中仙女木事件和新仙女木事件对比。 经过短暂的快速变湿后, 9.6~7.6 ka BP 研究区植被以疏林草原为主, 气候波动频繁但总体温 和偏干。7.6~4.0 ka BP 森林和森林草原植被出现, 气候温暖湿润。其中6.6~5.8 ka BP 温带落 叶阔叶林发育, 为研究区全新世最适宜期。自4.0 ka BP 以来研究区草原和荒漠草原交替出 现, 气候在总体干冷的环境下存在次一级的干湿波动。     

青海德令哈地区千年来降水量的突变分析

根据青海省德令哈地区海拔3500~4000 m左右的祁连圆柏树木年轮资料重建的该地区公元1000年以来的年降水量变化,使用滑动 t检验和滑动F检验等气候突变检测方法对千年降水量30年气候均值和均方差的突变进行了分析,探讨了气候突变的可能原因。研究发现,德令哈地区千年来降水量的30年气候均值和均方差发生了多次显著突变,其中均值突变14次、均方差突变8次;太阳活动极小期内的降水量与其前后同时段内降水量的均值相比存在显著差异;降水量突变发生的时间和方向与太阳活动异常较为一致,因此推测太阳活动的长期变化是导致德令哈降水量发生突变的主要原因。近一个多世纪以来,德令哈地区的降水量突变与东亚夏季风的年代际变化有密切联系。德令哈降水量发生突变的时间与我国东部地区相比具有一定的超前性,对预测降水量的长期变化趋势具有重要的指示作用。     

陕西黄土高原晚更新世环境变化

岐山剖面孢粉分析表明,黄土高原东南部晚更新世植被与气候变化可分为７个阶段和１３个小阶段。其中末次冰期的３个冷干阶段和２个温湿阶段被分别命名为秦家寨,岐山,坡头冰阶和尚家坡,杨家湾间冰阶。冰阶的植被以温带森林草原为主,间冰阶的植被以落叶阔叶林为主。     

黄土高原泥流灾害成因及特征

黄土泥流是戴土地区一类重要的灾害地貌过程,是泥石流的一个特殊类型,是水土流失的一种特殊形式,也是山地环境恶化、水土流失极严重的标志。本文在对黄土泥流这一黄土高原特有的严重水土流失现象的分布、成因、物质组成、动静力学性质、堆积形态等全面系统研究的基础上,对其和一般泥石流与高含沙水流做了初步对比和分析,揭示了黄土泥流灾害的形成规律、运动机制和沉积特征。     

陇东黄土高原土壤水分演变及其对气候变化的响应

以西峰为例,利用近45 a气象观测资料和近25 a的土壤水分观测资料,分析全球气候变暖背景下陇东主要气象要素及土壤水分的变化特征,探讨了气候变化对土壤水分的影响,以及影响土壤水分变化的主要气象因素。1993年以后,土壤水分以负距平为主,土壤干旱严重,0—50 cm和60—100 cm土层土壤水分含量在1997年和1995年降到最低值。春季是土壤水分减少最明显的季节,其中表层土壤水分对气候变化的响应更为明显,而夏秋季,较深层的水分变化更为明显。影响土壤水分的气象因子以降水、蒸发为主,气温通过影响蒸发间接产生影响。通过对土壤水分演变特征及其影响因子的分析,为进一步理解土壤水分条件的恶化原因,采取措施,合理利用气候资源,调整农业生态布局,恢复生态环境,积极应对气候变化提供决策方面的参考。