1860-1898年北京沙尘天气初探

<翁同龢日记>较为完整地记载了北京1860-1898年沙尘天气情况. 通过整理<翁同龢日记>1860-1898年北京沙尘天气资料, 初步建立了1860-1898年北京年沙尘日数和春季(3～5月)沙尘日数序列. 1860-1898年北京年沙尘日数平均值为11 d左右, 春季沙尘日数平均值为7 d左右. 1860-1898年北京沙尘天气以春季最频繁, 最频繁的月份是4月.     

19世纪中叶北京高分辨率沙尘天气记录：《翁心存日记》初步研究*

《翁心存日记》是迄今为止发现的记录天气现象最为详细的历史天气日记,保留了难得的19世纪中叶北京的沙尘天气记录。归纳了对历史文献记录中的沙尘天气进行分类的方法,通过《翁心存日记》,重建了19世纪中叶北京沙尘天气情况。分析发现当时北京年平均沙尘日多达31.36天,高于近60年来北京沙尘天气的平均水平。而19世纪中叶的北京沙尘天气中扬沙、浮尘和沙尘暴天气的构成和现代基本相似,年内分布特征也较相似。但19世纪中叶夏季沙尘比例较现代明显偏多46％,而冬季沙尘比例仅为现代比例的75％,这说明古今间沙尘天气的季节分布可能存在较大差异。另外,19世纪的沙尘天气同样存在明显的年际变化,且本地降水是影响年际变化的因素之一。     

《翁同龢日记》记录的19世纪后半叶北京的沙尘天气?

依据清代《翁同龢日记》中天气状况的描述，整理出公元1860～1898年间逐月的沙尘天气日数，基于记录完整月份的沙尘天气日数，统计分析了公元1860～1898年北京沙尘天气日数的平均状况和变化特征。分析发现公元1860～1898年，北京年均沙尘天气记录为10.4天，即使不考虑与现代观测记录标准的差别，亦肯定高于1990年代7.7天/年的平均频次；春季是沙尘天气的高发季节，其占全年沙尘日数的百分比达到70%，其中4月和5月两个月的接近53%；其次为冬季，占20%。与公元1961～2000年相比，公元1860～1898年的春季沙尘天气日数百分比偏高10.9%，沙尘天气在春季的集中程度明显偏高。公元1860～1898年间，年沙尘日数和春季沙尘日数均呈波动减少之势；研究时段内，共出现23次2天以上连续（或持续）的沙尘天气过程，最长的一次持续了4天。这些发现将有益于研究气候变化对沙尘天气影响和分析北京沙尘天气的演变规律。     

哈尔滨城市地表土的物质组成与沙尘天气

沙尘对环境的污染被人们越来越重视,是生态环境研究的重要组成部分,本文对哈尔滨城市不同类型松散地表土进行了采样和物质组成特征进行了较全面的研究.结果表明:河床冲积物和哈尔滨市土壤对哈尔滨沙尘天气的贡献较小;而地表裸土的粒度和化学组成特征指示了道路裸土和建筑土是哈尔滨沙尘天气主要的物质源地,以为沙尘天气提供大量的粉尘物质.这不仅对哈尔滨沙尘研究提供了基础资料,也对确定哈尔滨沙尘来源区并科学控制沙尘暴提供了一定的理论依据.     

关于我国华北沙尘天气的成因与治理对策

2 0 0 0年春天 ,我国北方特别是华北地区连续多次出现沙尘天气 ,时间之早、频率之高、范围之广、强度之大 ,为历史同期所罕见 ,引起社会各界的广泛关注。中国科学院地学部常委会于 2 0 0 0年 4月 1 0日召开紧急会议 ,决定成立由著名气象学家叶笃正院士和丑纪范院士任组长的“中国科学院地学部风沙问题咨询组”,并要求该咨询组立即着手进行研究 ,尽快向国务院提出对策建议。咨询组在分析了大量数据和资料的基础上先后召开了 7次研讨会 ,形成了“关于我国华北沙尘天气的成因与治理对策”的报告 ,并于 2 0 0 0年 5月 7日上报国务院。现将报告全文转载 ,以乡食读者。     

我国沙尘的来源、移动路径及对东部海域的影响

利用中国气象局提供的micaps天气资料,通过对2000—2002年发生的42次沙尘天气个例的分析,重点研究了沙尘的源地、移动路径、入海地点及对不同海域的影响概率。结果表明：影响我国的沙尘天气有70%起源于蒙古国,在经过境内沙漠地区时得以加强。沙尘粒子的移动和入海途径主要有3条：一是从内蒙古东部入侵的沙尘天气经浑善达克和科尔沁沙地后进入渤海和黄海;二是从内蒙古西部入侵的沙尘天气经内蒙古西部沙地和黄土高原后进入渤海、黄海和东海;三是从青海东部扬起的沙尘长距离输运进入黄海、东海及西北太平洋。2000—2002年,63.9％的沙尘天气会影响到海洋,其中,影响渤海、黄海和东海的概率分别为27.4％、30.9％和12.3％,影响朝鲜海峡和日本海的概率为20.2％和9.2％。     

哈尔滨市特大沙尘暴沉降物的粒度分布及意义

对2002年3月20日中国黑龙江省哈尔滨市遭遇的特大沙尘天气沙尘沉降物进行的粒度分析表明，沙尘沉降物属粉质亚砂土，以4～63μm的粉砂为主，占71．18％，〉63μm的砂粒组分占21．7％，〈4μm的粘土组分含量最少，仅占7．13％。粒度为二峰态分布，292～34．7μm粒级的粗粉砂形成第一主峰，含量约占7．4％，420．5-500μm粒级的中砂组分形成第二主峰，含量约占1.29％，而0.69-0．82μm粒级的细粘土组分形成第三主峰，含量约占0．52％。平均粒径Mz为28．4μm，分选系数为181，偏态为0．044，峰态为1．494，粉粘比为7．3。粒度分布显示这次哈尔滨市沙尘沉降物是迄今为止国内有见报道中最粗的，沉降物是不同来源沙尘远距离和近距离搬运的混合体，粗颗粒为低空气流搬运的近源物质。哈尔滨市或周缘邻近区域是这次特大沙尘暴的降尘中心，属大气动力条件较强的中心或近中心地带。哈尔滨城市扩展区域的疏松地表裸土、河床及漫滩细粒冲积物以及市内地表建筑沙土等都可以是哈尔滨市沙尘沉降物的主要物源。因此哈尔滨地区防治沙尘暴工作的重点应放在哈尔滨市周边沙尘源区的治理上。     

基于GRAPES的西北地区沙尘暴数值预报模式及其应用研究

介绍了中国气象局兰州干旱气象研究所和中国气象科学研究院数值预报研究中心合作研制的耦合于GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System）的沙尘暴数值模式GRAPES_SDM。该模式包括沙尘的起沙、传输、吸湿增长、并合、干沉降与云下清洗等详细的物理过程，可以对沙尘暴的起沙和空气中沙尘浓度进行模拟和预报。在此基础上形成了西北地区的沙尘暴数值预报模式系统，并于2005年4月开始在兰州中心气象台试运行，同时还将模式结果与卫星遥感资料反演的沙尘暴监测结果进行了对比验证。以2005年4月17~19日和5月28~29日发生在西北地区的2次强沙尘暴为例，利用GRAPES_SDM对这两次沙尘天气的起沙、传输、扩散直至消散进行了数值模拟。结果表明，模式输出的沙尘时空分布与实况观测和卫星云图监测的沙尘分布范围基本一致，说明该模式系统对西北地区沙尘暴天气的起沙、传输有较好的模拟和预报能力。     

2006年春季我国东部海域气溶胶光学厚度与沙尘天气

结合船基的太阳光度计观测资料和空基卫星遥感的MODIS气溶胶光学厚度资料,研究了我国东部海域气溶胶光学厚度与沙尘天气的关系。通过对不同天气条件下500 nm气溶胶光学厚度的分析,得出晴天(背景天气)、有云和浮尘以及只有浮尘时的平均值分别约为0.2、0.6和1.3以上;将MODIS的气溶胶光学厚度与船基观测资料进行对比之后发现,两者随时间的变化趋势非常一致,但前者在数值上明显偏高;利用订正后的MODIS资料,分析了2006年春季我国东部海域气溶胶光学厚度的时空分布特征,并与我国北方发生的沙尘天气进行了对比,发现两者之间关系密切。     

松花江哈尔滨段河床冲积物与沙尘天气关系的讨论

笔者重点分析了哈尔滨河床冲积物的粒度组成,结合沙尘沉降物的粒度组成,论述了裸露河床冲积物对沙尘天气的影响。河床冲积物及沙尘沉降物粒度分析结果显示,裸露河床冲积物粒径大于63μm的颗粒占84%以上,而小于63μm粒径的颗粒很少,小于10μm的颗粒微乎其微;沙尘沉降物中小于63μm的粉粘颗粒含量在90%以上。对河床冲积物而言,无论是砂级别的粗颗粒物质还是粉粘级别的细颗粒物质都与沙尘沉降物的粒度无相关性,对沙尘暴物质组成没有影响或影响很小。受砂级别的粗颗粒物质扬起高度和搬运距离的限制,沙尘暴发生时,裸露河床中的冲积物颗粒不会被远距离搬运而影响到整个哈尔滨地区,真正影响整个哈尔滨地区的沙尘物质是小于63μm的粉砂级别的颗粒,特别是小于10μm的粉尘。笔者认为对哈尔滨沙尘天气产生重大影响的是含有大量细颗粒物质的城市地表土和建筑土等,这些地域是防止沙尘天气的重点治理区域。     

北京市区大气气溶胶PM_(2.5)污染特征及颗粒物溯源与追踪分析

重点研究北京市区大气气溶胶中细粒子的污染特征,分析其质量浓度变化与各种自然影响因素的相关性,利用美国空气资源实验室的HYSPLIT模型对颗粒物进行溯源和追踪分析,为正确认识北京市区大气PM2.5污染状况提供重要基础数据,为以后的对比研究和制定相应的污染控制措施提供参考依据。结果表明:(1)PM2.5质量浓度的最高值出现在4月的沙尘天气期间中,由于受沙尘天气影响春季的PM2.5质量浓度居四季之首;(2)温度、相对湿度、风速、降水和气压等是影响PM2.5污染程度的重要因素,不同季节里、不同温度范围内,PM2.5的质量浓度与温度表现出不同的但都强烈的相关性;沙尘天气里风速低于某一阈值(10 km/h)时,PM2.5的质量浓度与风速呈负相关,反之则呈正相关;(3)沙尘主要来自西北、西北偏北或偏西方向,境外源有俄罗斯、蒙古和哈萨克斯坦等国的戈壁或沙漠地区,境内主要来自西部戈壁沙漠地带以及内蒙古的大范围干旱和半干旱地区,到达北京后继续向东或东南、东北方向运移,进入朝鲜、韩国、日本和俄罗斯等邻国。     

沙尘天气对大气生物气溶胶中微生物浓度、特性和分布的影响

生物气溶胶对全球气候、空气质量、大气过程和人体健康均具有重要影响。每年爆发的沙尘事件,使得生物气溶胶可借助沙尘进行长距离输运,从而影响到下风向地区生物气溶胶的浓度和性质。综述了沙尘天气下生物气溶胶中微生物的浓度、特性和分布特征的研究现状。已有研究显示,沙尘发生时,生物气溶胶中不同类别微生物的组成比例会有显著变化,细菌和真菌相对贡献随之改变。可培养细菌、真菌和总微生物浓度,均在沙尘天气下显著增加,但不同地区不同种类微生物在沙尘天气下的增加幅度相差很大。生物气溶胶中微生物主要分布于粗粒子中,其粒径分布受到沙尘天气的较大影响,而且不同种类微生物粒径分布的变化并不相同。沙尘发生时,生物气溶胶中的微生物群落结构与优势微生物也会发生明显改变。沙尘天气对生物气溶胶浓度、粒径分布、群落结构和活性的影响程度和影响机制,还需要进一步深入研究。     

灰头土脸：地球日的尴尬

自3月11日遭遇今年首场沙尘暴天气以来，短短20天，六次沙尘天气集中侵袭中国。尤其是3月19日至21日出现的强沙尘暴，不仅影响新疆、青海、内蒙古、华北、黄淮北部等北方地区，沙尘还伴随大风一路南下，蔓延至黄淮、江汉、江淮、华南东北部等，一度横跨海峡影响台湾，累计影响全国21个省市。中国气象局预测，4月中下旬，中国北方还将出现沙尘天气。这也就意味着，即将到来的第41个地球日，广阔地域上的中国居民很可能将在漫天黄沙中度过。     

华北沙尘天气的形成及其治理建议

华北地区继2000年多次沙法天气袭扰之后，今年仍会发生多次大面积沙尘天气，沙尘天气的表成不仅取决于反厄尔尼诺事件对气象的影响，更重要的是华北地区大范围的土地沙化，总体生态环境的恶化，是无节制地滥垦，滥伐，滥牧，滥采，滥用地下水的综合结果，加大科技含量，搞好长期规划，安排好短期实施，确保治沙实效，促进良性生态循环是治本之策。     

中国北方过去2000年沙尘事件与气候变化*

文章依据冰芯、树木年轮等自然记录和历史文献记录,分析了中国北方不同地区近2000年的沙尘事件及其与气候变化的关系。结果表明,在干旱区西部,历史时期的沙尘变化主要受温度变化的制约,无论在10年尺度,还是百年尺度上,沙尘事件与温度变化均表现为显著的反相关,即气候寒冷期与沙尘频发事件相对应,气候温暖期与沙尘发生变弱期一致;在半干旱区,在10年尺度上温度和降水序列与沙尘发生频率均显著负相关,但在百年尺度上沙尘与降水变化的关系更为密切;在干旱区东部,沙尘与气候变化的关系具有明显的过渡性特征,气候变化对沙尘事件的作用主要在百年尺度上体现出来,沙尘与温度记录的负相关比降水更好,在10年尺度上气候与沙尘序列尽管也是负相关,但不显著。通过对现代气象记录的气温、降水变化和沙尘事件频数分析,其结果与历史时期情况基本一致。     

1990年北京降尘事件的天气动力条件及其化学元素特征

本文对1990年4月24—26日的席卷我国北部、中部的一次大范围尘暴降尘过程的天气动力条件做了诊断研究,并计算了北京地区采集的粉尘样品的化学浓度及相对于地壳平均含量的富集因子。作者指出,沙尘源地在内蒙古地区,与1958年3月北京降尘事件相比是一次在天气形势、沙尘源地和输送路径诸方面都有明显不同的另一种类型的降尘。     

亚洲沙尘的远距离输送及对海洋生态系统的影响

亚洲沙尘是全球沙尘的重要组成部分,其环境效应已得到广泛关注,但至今对亚洲沙尘输送/沉降—海洋生态系统响应—辐射活性气体海气交换—间接气候效应这一过程的认识却是非常初步的。亚洲沙尘存在3个主要源区,对其排放强度的认识仍存在较大的不确定性。亚洲沙尘可以通过长距离输送而影响到广大的北太平洋,其传输路径和影响范围决定于沙尘的来源、粒子谱分布与大气环流特征等因素。沙尘沉降是海洋营养物质和污染物质的来源之一,但沉降通量的估算结果仍有待进一步验证,而对海洋生态系统的作用机制及其反馈还缺乏足够的了解。论文在综述国内外相关研究的基础上,提出了“亚洲沙尘与海洋生态系统”（Asian Dust and Ocean EcoSystem,ADOES）研究计划的科学目标和主要研究内容。     

贵阳城区大气污染物的时空变化和复合污染特征

选取贵阳市10个空气质量监测站发布的PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3实时浓度数据，通过时间序列分析法和插值法研究贵阳市大气污染物的时空变化和复合污染特征。结果表明:（1）贵阳市2014-2018年主要污染物PM2.5和PM10的年平均浓度逐渐下降，光化学污染物O3年平均浓度有所增加，空气质量逐渐转好，环境治理取得明显效果；（2）2018-2019自然年PM2.5、PM10、NO2和O3在春季污染最严重，SO2和CO在冬季污染最严重，反映出污染源、阶段性燃料燃烧和二次离子生成等因素对不同污染物的影响不同；（3）PM2.5和PM10日变化特征为“午峰晚峰”型，峰值发生的时间因季节而异，主要由不同季节人类作息的起止时间不同所致，O3日变化为单峰型，夜间O3浓度较低，从早晨8:00点开始随着太阳辐射的增大和温度的升高，在15:00-16:00点左右达到峰值；（4）PM2.5的空间分布呈现出部分郊区和工业区较高，市中心居民区较低的特征，指示城市建设向郊区推进。O3浓度呈现出市区低、郊区高的空间分布特征，反映郊区植被覆盖好，释放的天然源VOCs促进了O3生成；（5）主要污染物O3与颗粒物PM2.5和PM10在春季造成的复合污染最为严重，在夏季O3与PM10造成一定程度的复合污染，在秋冬季O3浓度最低，O3与颗粒物不产生复合污染；一天之内同一时刻O3与颗粒物不会产生叠加从而造成复合污染。      

秦皇岛入海河口区近岸沉积物污染特征与评价

入海河口是秦皇岛市海洋污染物输入的主要通道,污染物进入海洋后优先富积至沉积物中并发生二次释放,因此开展沉积物污染现状分析与评价工作及其重要。本文旨在查明沉积物污染特征,评价污染程度,为城市海洋治理和环保工程提供科学依据。结果显示:污染物含量较高的为硫化物和总氮,污染浓度空间上由深到浅呈增大趋势; 河口表层沉积物综合质量处于清洁-较清洁等级,剖面沉积物综合质量处于较清洁-轻度污染等级; 河口表层沉积物重金属潜在危害处于轻度偏高-中等偏低等级,剖面沉积物潜在危害处于轻度-中等危害等级。     

基于Visual Modflow的某生活垃圾填埋场地下水污染物运移模拟

针对生活垃圾填埋场运行中面临的渗滤液泄漏污染地下含水层的潜在威胁,论文通过概化某生活垃圾填埋场地的水文地质物理概念模型,利用Visual Modflow软件对该场地进行建模和拟合调参,预测了渗滤液发生泄漏后20年特征污染物NH3-N在含水层中的运移规律。模拟发现:在水平方向上,污染物随水流方向不断扩散,污染面积不断加大,污染速率呈先增长较快后逐渐变缓慢的趋势,污染浓度由渗漏中心向周围递减,污染物在20年内向下游地区运移时所到达的最远污染距离为841.3m,受污染区域面积最大为0.243km~2;在垂向上,由于存在第3、5、7层为弱透水层的阻隔作用,虽随着时间推移,污染物不断向下扩散,但研究周期内在污染物到达模型底板时,特征污染物的浓度均小于1.5mg/L,由此可见特征污染物不会渗入深部含水层。