沙尘暴天气及其研究进展综述

沙尘暴是风蚀荒漠化中的一种天气现象, 它的形成受自然因素和人类活动因素的共同影响。自然因素包括大风、降水减少及其沙源。人类活动因素是指人类在发展经济过程中对植被的破坏以后, 导致沙尘暴爆发频数增加。该文重点论述自然因素对沙尘暴的影响, 拟从七个方面对沙尘暴的形成及研究现状进行评述, 即沙源分布与移动路径、时间变化、气候变化的影响、产生沙尘暴的天气系统、沙尘的物理化学性质及起沙机制、大气辐射特性及卫星遥感监测、沙尘暴的数值模拟。文章还介绍了国内外在沙尘暴方面的主要研究成果。     

强沙尘暴天气过程中的若干问题思考

介绍沙尘暴反馈机制观念形成的经验过程,对沙尘暴反馈机制作了进一步讨论,以期引起对沙尘暴成因研究的重视。     

春季沙尘暴天气气候特征分析

统计分析了2000年春季影响渭南各地风沙灾害天气的强度和时空分布及造成的灾害，利用气候学天气学等气象理论，研究了其气候特及基因，分析了冷空气移动路径和天气形势的演变，以及造成大风沙尘暴天气的环流特征。     

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。     

北京地区沙尘暴天气分析及数值模拟

北京地区春季是风沙天气的多发季节 ,2 0 0 0年春季冷空气活动频繁 ,我国西北、华北多次出现大范围的沙尘暴天气 ,给人民的生活生产、交通运输及国民经济都带来很大的危害 ,而且沙尘天气造成的空气污染严重影响人们的身体健康。文中主要对 2 0 0 0年 4月 6日沙尘暴过程进行了天气分析 ,并用非流体静力中尺度数值模式进行预报和模拟研究。结果表明 ,此次沙尘暴天气是高空小槽沿大槽后强西北气流东移时发展加深 ,引导一次强冷空气南下所致 ;数值模式对沙尘暴到达北京地区的时间、地面风速、风向的突变都做出了很好的预报 ;沙尘暴发生时中低空有很强的垂直上升运动和正涡度中心 ,其形成、发展和移动与沙尘暴的过境时间和移动方向基本一致。同时利用空气质点轨迹模拟与分析方法进行了沙尘暴过程空气质点轨迹分析 ,所得结果与实况及卫星监测轨迹一致     

“5.5”沙尘暴天气的云图特征

我国西北地区是沙暴多发区。1993年5月发生在甘肃河西地区的强沙暴(黑风暴)天气,给当地人民生命财产造成了巨大损失。该文利用气象卫星提供的资料,对金昌“5.5”黑风暴天气过程进行了初步分析。结果发现,造成这次沙暴的天气系统,是冷锋前的飑线和地面锋面。     

沙尘暴天气研究现状和未来

根据近年来国际上召开的沙尘暴会议的文集以及国内出版的有关书籍文献,对沙尘暴天气研究的概况作一综述,并提出一些笔者们的看法     

一次影响航空的强沙尘暴天气分析

近几年 ,沙尘暴天气出现的次数呈逐年上升趋势 ,严重威胁着飞行安全 ,影响着航班的正常飞行。根据常规的高空和地面资料 ,利用 MICAPS系统 ,应用天气学、能量学原理 ,对榆林机场 2 0 0 2 -0 3 -1 9出现的强沙尘暴天气从天气形势、热力作用、地形等方面做了系统的分析。结果表明 ,强冷空气的东移 ,蒙古气旋强烈发展 ,能量转换是这次强沙暴天气产生的主要原因     

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。     

青海省一次特强沙尘暴天气过程分析

通过对20013年4月9日青海特强沙尘暴天气前期的增温现象、高空环流特征、自动站资料、卫星云图以及物理量的诊断等分析，找出了特强沙尘暴出现前具备的气候背景、500hPa高空环流形势和对流指数(Ky)以及理查逊数(Ri)等稳定度指数特征，这些分析结果将对今后青海沙尘暴天气的预报、预警研究提供重要的科学依据。     

国标中几个沙尘天气术语的讨论

中国是沙尘天气频发、观测记录历史悠久的国家,有关沙尘天气术语经过不断的演变,日趋完善、规范。根据2003年修订出版的《地面气象观测规范》、2006年发布的"沙尘暴天气监测规范"(GB/T20479—2006)、"沙尘暴天气等级"(GB/T20480—2006)等国家标准,发现在行业规范和国家标准中,有关沙尘天气术语定义存在互为掣肘的现象,对此展开分析和讨论,并对相关术语提出了一致的定义,为推动国家标准的应用和今后的修订提供参考。     

锡林郭勒盟春季沙尘暴时空分布特征及影响因子分析

以锡林郭勒地区沙尘暴高发季节15个气象站1961-2008年春季(3-5月)的气象资料为数据源,分析沙尘暴发生的时空分布规律及气象因子对锡盟春季沙尘暴发生的影响,结果表明:春季沙尘暴发生频次与大风、前期降水量等气象因子有关;另外,沙尘暴的发生与蒙古气旋这一特定的天气系统间存在一致的变化趋势。掌握沙尘暴分布规律及其与气象因素的关系,在预报和监测沙尘暴工作中具有重要的实际意义。     

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。     

西北地区一次沙尘暴过程的诊断分析及地形影响的模拟试验

以实况资料作初始场,利用改进的MM4中尺度模式对西北地区2001年4月8~9日强沙尘暴天气过程的位势涡度、涡度、垂直速度、螺旋度等热、动力物理量的水平和垂直分布特征进行了分析,发现各物理量场在沙尘暴发展的不同时期有着很好的配置,物理量量值及其分布特征的变化与沙尘暴天气的形成、发展、消弱的不同时期有着很好的对应。通过改变秦岭及河西走廊地形进行数值模拟试验,发现秦岭地形对此次沙尘暴天气系统影响很弱,而河西走廊地形对沙尘暴天气系统影响较大,河西走廊狭窄的地形为沙尘暴形成提供了有利的地理环境。     

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。     

近几年国内沙尘暴研究的初步评述

从沙尘暴的成因、特征、输送、影响和防治等方面总结了近年来国内的研究进展,并对今后沙尘暴研究的方向提出建议。     

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。     

鲁中地区一次超级单体风暴的雷达观测分析

利用济南、滨州和潍坊多普勒天气雷达及常规观测资料,对2016年6月14日下午到晚间发生在鲁中地区的超级单体回波演变和结构特征进行了分析。结果表明,该超级单体风暴产生在较大的对流有效位能和有利的风垂直切变条件下。其演变分为经典超级单体和强降水超级单体两个阶段。经典超级单体由普通单体迅速演变而来,其特征十分明显。强降水超级单体由经典超级单体风暴与其后侧下沉气流触发的普通单体风暴合并形成。合并过程造成风暴旋转强度增强,并产生类似龙卷的小尺度涡旋,导致了地面大风和大冰雹的出现。     

冬季北大西洋风暴轴的变化及其对西伯利亚高压的影响

采用1948—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料,计算大西洋风暴轴特征指数和西伯利亚高压特征指数,研究了冬季北大西洋风暴轴的变化及其对西伯利亚高压的影响。结果表明:风暴轴经度指数与西伯利亚高压纬度、强度、面积指数显著相关。风暴轴经度指数正异常月,大西洋天气尺度瞬变波活动向东扩展到欧洲乃至乌拉尔山以东,西伯利亚及东亚地区反气旋式波破碎加强,瞬变波对月平均气流的反馈作用使得欧亚大陆上空50°N以北西风加速、50°N以南西风减速;中纬度经向环流加强,气候态的西欧沿岸脊、欧洲东部槽、青藏高原北部脊均加强,东亚大槽减弱东移;在西伯利亚地区,暖空气向北输送加强,来自极区的冷空气南下减弱,致使西伯利亚及东亚地区温度偏高,西伯利亚高压面积减少、纬度偏南、强度减弱。风暴轴经度指数负异常月的情况则反之。     

Physicochemistry and Mineralogy of Storm Dust and Dust Sediment in Northern China

Dust sediments collected from 1995 to 1998 in Beijing, Dunhuang, Inner Mongolia, Kashi, the Kunlun Mountains, Lanzhou, Ningxia, the Taklimakan Desert, and Xi‘an, China, were characterized in terms of their physical, chemical, and mineralogical properties. Most aerosols and dust analysed ranged in texture from silty clay to clay loam. Their median particle diameters (Mds) generally ranged between 5 to 63μm,coinciding with those of loess from central China and the finest sand from northwestern China. The dust sediments were characterized by a predominance of SiO2 and Al2O3, followed by K2O. Their SiO2/Al2O3and K2O/SiO2 molar ratios ranged from 5.17 to 8.43 and from 0.009 to 0.0368, respectively. The mass concentration spectrum during a dust storm showed a single peak, rather than the triple peak generally observed under clear sky conditions. The dominant minerals were chlorite, illite, calcite, and dolomite.These physical, chemical, and mineralogical properties were consistent with those of aeolian soils and loess in western and central China. The results suggest that aerosols and fine-gained fractions of dust sediments collected in northern China are mainly composed of soil material transported from the arid and semiarid regions of China and Mongolia by prevailing winds. The rate of deposition and properties of dust falling on eastern China were strongly influenced by meteorological conditions, season, latitude, longitude, and altitude of the sampling sites.