Particle Size Analysis of Aeolian Dust Derived from Duststorm and Non-duststorm

据搬运风力大小和源区差别将大气降尘分为尘暴降尘和非尘暴降尘。选择典型尘暴和非尘暴天气搜集两类降尘,并对其进行粒度测定。结果表明:两类降尘物除外观色泽不同外,粒度特征差别明显。总体上看粒径为5-6准和> 8准的颗粒物是大气降尘的较稳定组分。尘暴降尘粒度比非尘暴降尘偏粗,分选更差。典型非尘暴降尘粒度频率曲线呈近似正态分布。尘暴降尘呈现双峰态粒度分布特征,其原因是远近距离共同搬运和强烈气流对粗细颗粒的混合搬运共同作用。现代尘暴和非尘暴降尘粒度分布曲线与黄土—古土壤的十分相似,说明现代降尘是地质时代风尘活动的继续,现代风积作用仍在进行。但现代尘暴和非尘暴降尘与黄土—古土壤的粒度参数存在差异,表明降尘堆积物受到环境改造作用的影响,黄土化过程使降尘堆积物丧失一部分风成特征。     

兰州市沙尘和非沙尘天气沉降物的化学特性比较

选择兰州市典型沙尘和非沙尘天气收集两类降尘,并对其元素组成进行测定。结果表明：兰州非沙尘和沙尘天气沉降物中含量较高的主要元素分别为Si、Ca、Al、Fe和Si、K、Ca、Al,含量最低的主要元素均是Ti;含量较高的微量元素是Mn、Ba、Zn、Sr和Mn、Ba、Sr、Zr,含量较低的微量元素均是Nb、Co、Y、As;兰州非沙尘和沙尘天气沉降物中主要元素及微量元素含量的排序差异较小,但是两种样品同种元素的丰度值存在较大变异,说明两种沉降物的来源有一定的差异。兰州非沙尘天气沉降物中Si、Fe、Mg、K、Na、Ti、V、Mn、Co、Ni、Rb、Sr、Y、Zr、Nb等元素主要来自于地壳源,Ca、Cr、Cu、Ba、Pb、Zn、As等元素与本地的人类污染活动有关,其中Pb、Zn、As是兰州重要的污染元素。沙尘天气沉降物中多数元素来自于外地入侵的沙尘,部分元素如Pb、Zn、As、Cu、Cr、K、Ni可能源于沙尘天气长距离传输途中矿物气溶胶与沿途污染源排放的污染物的混合。     

1960-2020年辽宁沙尘强度特征

基于1960-2020年辽宁56个气象站地面观测资料,计算沙尘强度指数,应用回归方程、M-K非参数检验和相关分析等得到辽宁沙尘天气的年际分布特征.结果表明:影响辽宁的主要沙尘天气是扬沙,其次是浮尘、沙尘暴.影响辽宁东南部和南部的主要沙尘天气是浮尘,影响其他地区的主要沙尘天气是扬沙.辽宁沙尘强度呈显著减弱趋势,2010年...     

中国北方不同区域典型站点降尘特性的对比

2001年4月—2002年3月,选择位于中国北方沙尘源区的沙坡头和奈曼及位于黄土高原的古县进行了一年的大气降尘监测,并对不同季节降尘量、降尘粒度分布和元素组成进行了系统分析。不同站点大气降尘的这些特性的相同点可能反映了中国北方大气降尘的共性,不同点则反映了沙尘源区与沉降区大气降尘的差异。相同点主要表现为:降尘均主要源于地表沙尘释放,且以地方性颗粒物为主;季节分布均为春季最大、夏季次之、秋季最小;冬半年降尘中远源粉尘含量均大于夏半年,且降尘均主要表现为常态存在的非尘暴降尘。差异性主要表现为:奈曼和古县降尘中人为影响较大;古县降尘受远源影响最大,奈曼次之,沙坡头最小;降尘中粗颗粒物含量以沙坡头最高,古县略低于奈曼;粒度特征的季节变化受风力、源区距离、搬运方式和源区物质组成等因素的共同影响,且具有明显的区域差异。此外,降尘粒度大小与风力并不一定呈正相关,因此,利用黄土粒度来指示冬季风强度时必须结合其他代用指标才能做出较正确的判断。     

塔克拉玛干沙漠腹地复合型纵向沙垄区近地层沙尘水平通量及粒度特征

利用BSNE梯度集沙仪采集塔克拉玛干沙漠腹地复合型纵向沙垄区近地层80m高度内秋季不同高度的沙尘物质,探讨沙尘天气下水平输沙通量差异及沙尘的粒度特征。结果表明：由于受到复合型纵向沙垄的影响,沙尘天气过程近地层沙尘水平通量并不遵循幂函数或指数函数分布,在20m以下随高度增加而降低,在32~63m随高度增加而增大,并且在24m和63m两个高度处出现转折点。各层沙尘平均粒径64~80μm,以极细沙为主,分选系数0.96~1.12,分选性中等偏差。粒径频率曲线呈双峰分布,主峰值出现在80~110μm,次峰值在10~12μm,反映了沙尘组成的复杂性,远源沙尘在各高度层的变化幅度较小,以局地和区域源为主。沙尘水平通量与沙尘粒度变化表明沙尘天气主导风速风向、强烈的上升运动及纵向沙垄是影响沙尘水平通量垂直差异的重要因素。     

东亚沙尘区域时空变化特征分析

沙尘天气是东亚地区常见的灾害性天气之一,强沙尘天气的发生不仅导致建筑物倒塌、人畜伤亡、植被破坏,还会导致火灾、空气污染等环境问题,对人体健康、社会经济活动及其全球沙尘循环产生重要影响。然而从东亚地区沙尘天气在长时间序列区域特征角度上系统分析的研究较少。基于此,本文利用1981—2019年东亚地区697个地面气象站点沙尘数据,分析了其区域时空分布特征。结果表明：空间上,东亚沙尘天气集中在位于内陆干旱区的蒙古国和中国西北地区,其中弱沙尘天气集中在中国北方地区,而强沙尘天气则集中在蒙古国。月变化上,东亚沙尘天气集中在春季（3—5月份）,在相对低纬度的中国青藏高原北麓沙尘天气3月份最多,位于中纬度的中国北方大部分地区4月份最多,而较高纬度的哈萨克斯坦东部和蒙古国5月份最多。年际变化上,40a间东亚沙尘呈减少趋势,尤其是在2000年之后多项生态工程的有效实施下中国北方大部分区域沙尘天气显著减少,但近几年内蒙古中西部地区强沙尘天气呈增长趋势;在生态环境较脆弱的蒙古国和塔克拉玛干沙漠等区域弱沙尘天气和强沙尘天气均呈增长趋势。本研究对准确地掌握东亚沙尘分布特征和防范沙尘灾害具有重要意义。     

我国沙尘天气研究的最新进展与展望

国内外学者普遍关注对沙尘天气时空分布格局的研究,非常重视对沙尘天气动力机制的分析,广泛采用多种方法分析沙尘天气的发生发展过程,一贯强调对沙尘天气发展趋势的预测,不断尝试对沙尘天气灾害与防治的探索。随着对沙尘天气研究的不断深入,人们逐渐明确了沙尘天气的时空分布特征,深刻揭示了我国沙尘天气的主要沙尘源地和移动路径,对沙尘天气形成机理与机制的认识不断深化,沙尘天气的预报、预警及其综合防治等方面的研究也取得了重大进展。从发展趋势来看,建立有效的沙尘天气监测预警系统,加强对沙尘天气发生和发展机理研究,强化对关键区域沙尘天气预警预报与综合防治将是今后研究的重要方向。     

古尔班通古特沙漠积雪覆盖、沙尘天气特征及其相互关系

利用TERRA/MODIS MOD10A2雪盖产品数据和地面观测积雪日数、冻土深度和沙尘天气日数等数据,从不同时间尺度分析古尔班通古特沙漠地表积雪覆盖与沙尘天气的特征及其相互关系。结果表明:①沙尘天气主要发生在4—10月,春季（4—5月）沙尘天气最多,夏秋季逐渐减少。从年际变化看,20世纪80年代前,沙尘天气发生日数呈逐年增加趋势,而积雪日数增减波动较大,二者间关系不明显,80年代后,沙尘天气逐年减少,积雪日数呈波动增加趋势。②冬春季积雪覆盖率、≥1 cm积雪日数、≥5 cm积雪日数、≥10 cm积雪日数与翌年春季沙尘天气发生均呈显著负相关关系,冬春季≥1 cm积雪日数每超过常年平均积雪日数1 d,翌年春季沙尘天气日数则减少4.3 d,而平均冻土深度与沙尘天气呈显著正相关关系。③积雪覆盖使沙漠地表形成冷源性下垫面和近地层逆温层结,增加了大气稳定度,同时春季积雪消融增加了土壤湿度,为荒漠植被生长提供充足的水分,使表层土壤为强风提供沙尘的可能性降低,从而对沙尘天气的发生起到阻碍、消弱作用。     

上海春季沙尘与非沙尘天气大气颗粒物粒度组成与矿物成分

上海春季典型沙尘天气的湿降尘和非沙尘天气总悬浮颗粒物、自然降尘的粒度分析结果表明,沙尘天气湿降尘几乎全部由<63 μm的颗粒组成（99.45%）,其中10~50 μm、5~10 μm和<5μm的含量分别占49.02%、21.75%和27.14%,平均粒径为13.57 μm,分选差。这一粒度特征与马兰黄土和下蜀黄土很相似。非沙尘天气总悬浮颗粒物的粒度分布范围和均值与湿降尘很接近,自然降尘颗粒则明显较粗。矿物X—衍射物相及半定量分析结果表明,上述三种大气颗粒物都由粘土矿物、石英、钾长石、斜长石、方解石、白云石、石膏、角闪石等组成,所不同的是湿降尘中含有较多来自西北干旱半干旱区远源输入的矿物颗粒;而非沙尘天气总悬浮颗粒物中石膏含量较高（达14.59%）,推测为溶解在大气中的气态污染物 SO2与方解石作用形成的二次污染颗粒。     

青藏高原沙尘天气的遥感研究

由于分布在青藏高原上的气象观测站点稀少,难以对沙尘天气进行充分的地面观测。通过对近年来的5次沙尘天气进行遥感识别,分析了青藏高原沙尘天气过程、影响范围和沙尘来源。结果表明,青藏高原在冬春季存在明显沙尘天气,主要分布在藏北高原、藏南谷地和青海高原地区,这与高原大风对地面的风蚀有密切关系。卫星遥感作为一种重要的观测手段,提供了对高原沙尘天气的有效观测。     

黄土高原中东部沙尘与非沙尘天气花粉组成及来源范围

通过黄土高原两个不同地区(浑源、洛川)沙尘与非沙尘天气花粉组合的对比来探讨主要花粉类型最大传播距离。结果表明：沙尘天气花粉汇集量明显高于非沙尘天气,特别是蒿属和藜科花粉,沙尘天气平均是非沙尘天气的3倍以上。随风速增大,花粉可能的最大源区范围明显增大。风速低于3.3 m/s时,蒿属和藜科花粉多来自100 km范围内,其他类型花粉来源范围不超过20 km;风速大于5.9 m/s时,蒿属和藜科花粉源区范围增至300 km以上;其他类型花粉不超过100 km。风速达到12.5 m/s时,蒿属及藜科最大花粉源区范围可达1000 km,其他类型花粉不超过300 km。浑源地区不论平均风速还是最大风速均明显高于洛川地区,因此,主要花粉类型可能的最大源区范围达200 km,大于洛川地区(低于100 km)。     

柴达木盆地表土与大气降尘粒度Weibull组成及其环境意义

柴达木盆地北部现代地表不同沉积环境沉积物粒度分析结果显示,多数盆地地表沉积物质呈Weibull三峰分布,具有超细粒、细粒、粗粒3个组分,个别样品包含沙粒组分,绝大多数的样品匮乏细粒-超细粒组分,以高含量分选性较好的粗粒组分和低含量分选性差的细粒-超细粒组分为总体特征。现代沙尘暴天气降尘粒度分布模式较为单一,以高含量窄峰态的粗粒组分为显著特征。依据含量最高主峰所在Weibull粒度组分,本研究将全部粒度分布分为3种类型:以高含量细粒组分主导的F型、以高含量粗粒组分主导的C型和以高含量沙粒组分主导的S型。比较沙尘暴降尘、季节降尘和年降尘粒度分布模式的结果表明,研究区全年和季节大气降尘主要由沙尘暴天气降尘贡献,在细粒和超细粒组分上,同时混合有尘暴释放和正常天气条件下大气本底粉尘沉降两种来源的风尘成分。分析冬季研究区湖泊（苏干湖）冰层粉尘粒度分布模式发现,细粒组分含量显著偏高,可达70.6%,明显有别于其他沉积环境粒度组成,对比年降尘细粒-超细粒组分成因我们初步认为,细粒组分可用于指示冬季风盛行季节近地面大范围风场搬运风尘物质的状况。     

沙尘天气、尘卷风对沙漠地区起沙量的贡献

降尘量能很好地反映整层沙尘气溶胶的信息。基于WRF/Chem沙尘暴模式及大气边界层的观测资料,获得了包括尘卷风起沙过程的日、月和年总起沙量,进而分析它们与自然降尘量之间的关系。结果表明:(1)半定量的沙尘天气日数与逐月降尘量呈极显著的正相关,但无法更精细地量化降尘量的来源;(2)模式量化计算的沙尘天气起沙量与降尘量的变化大体一致,它对总起沙量的平均贡献率为76%;(3)尘卷风对总起沙量的贡献达到了24%,在无沙尘天气的时段,降尘量100%来自尘卷风的起沙量;(4)沙尘天气和尘卷风构成的总起沙量和降尘量在月、年变化都有极其显著的正相关,均通过了0.001极显著检验。     

伊犁盆地北部山麓黄土粒度端元指示的粉尘堆积过程

中亚干旱区是全球重要的粉尘源区,是全球变化与区域响应研究的关键区域之一。中亚粉尘形成搬运沉积过程一直是全球变化研究的热点科学问题。本文选取位于伊犁盆地北部、北天山南麓不同地形和气候条件下的两处黄土剖面,对其沉积速率最高的层段进行了粒度测试分析,结合聚类分析和粒度分布曲线拟合两种方法,重建了黄土粉尘的堆积过程。伊犁盆地黄土主要由远源和近源物质组成,分别由高空西风和中尺度的区域风搬运而来。高空西风所携带的远源粘粒级矿物颗粒对盆地东部降雨较高地区有一定的贡献,而在盆地西部不容易沉降下来。中尺度区域风所搬运的近源物质组成了黄土沉积物的主体,而近源区沉积物的可用性在黄土的形成过程中扮演着重要角色。另外,非风暴过程中(沙尘暴过后)出现的浮尘在沙尘暴天气频率减少的时期对黄土的发育有重要贡献,而在沙尘暴天气频发的时期,较差的植被覆盖度能够使得已经沉降下来的浮尘组分重新被扬起至大气中。由此建立了一个粉尘堆积的概念模型。认识黄土粉尘的堆积过程对现代沙尘天气的治理和人类生存环境的改善具有重要作用。     

现代尘暴和非尘暴天气大气花粉特征及其环境意义--以北京地区为例

通过2001²003年取得的尘暴和非尘暴天气大气花粉的对比研究,发现两类天气条件下大气花粉组合虽都以北京地区木本植物花粉为主,但尘暴天气样品中草本植物花粉数量有较多增加。根据尘暴活动和北京地区物候分析,推测这些草本植物花粉来自尘暴源区和路径区的表土沉积。基于上述认识,进一步对风成黄土古土壤层的花粉进行探讨,认为古土壤中草本植物花粉和木本植物花粉是同期沉积的,其木本植物花粉数量比较少可能是尘暴降尘导致草本植物花粉数增多所致。通过现代尘暴、非尘暴天气大气花粉特征的研究,对正确认识过去风成黄土和古土壤层中以草本植物花粉为主的孢粉组合特征提出了新的思路。     

青海苏干湖表层沉积物粒度分布模式与大气粉尘记录

位于干旱区柴达木盆地具有年纹层的苏干湖是以地下水补给为主的内陆封闭湖泊, 其表层沉积物粒度具有多组分峰态分布特征, Weibull 函数的拟合结果发现, 其粒度分布全部具 有4 个基本组分: 超细粒组分, 众数粒径在1 μm 上下; 细粒组分, 众数粒径在5~10 μm; 粗粒组分, 众数粒径在50~100 μm; 砂组分, 众数粒径在500 $m 左右。粒度主峰出现在细 粒组分或者粗粒组分。直接来自大气粉尘的冬季湖泊冰面样品及当地尘暴样品的Weibull 函数粒度拟合也显现出了相似的分布模式, 冰面样品的粒度主峰位于众数粒径在15~20 μmm 的 细粒组分, 砂组分(众数粒径452.9μm) 的出现指示出砂粒在冬半年沿冰面而进入湖泊中心。 尘暴降尘样品在尘暴季节(5 月份) 和非尘暴季节(11 月份) 的粒度分布普遍具有3 个组分, 缺少砂组分, 强沙尘暴事件样品则由4 个组分组成, 粒度主峰均位于众数粒径在100~200 μm 的粗粒组分。结果显示, 苏干湖湖泊沉积能够较好记录当地大气粉尘, 砂组分与湖泊周边干旱地表经历的近地面强沙尘活动有关, 粗粒组分记录了区域性的尘暴事件, 细粒组分主要反映 流域径流状况, 超细粒组分代表干旱区的大气背景粉尘和气溶胶。研究表明, 苏干湖内陆湖 泊沉积客观记录了区域大气粉尘和尘暴事件, 具有重建干旱区大气粉尘变化历史的潜在优势。     

风化成壤对原始粉尘粒度组成的改造证据

对现代粉尘、黄土、古土壤、红粘土全样和对应石英样的粒度分析结果表明,现代粉尘和对应石英样的粒度组成最为相似,而其它经历了风化成壤改造后的全样,粒度组成发生了不同程度的变化,其中以古土壤和红粘土样尤为显著。全样和石英样品的平均粒径比值变化,反映了原始粉尘经风化成壤改造而细化的程度,可能与夏季风强度关系密切。灵台剖面L₆以来的黄土—古土壤序列的磁化率、全样和石英样平均粒径及其比值变化对比表明,在冰期-间冰期旋回时间尺度上,全样和石英样平均粒径记录的冬季风变化特征类似,但在千年时间尺度上,平均粒径比值和石英样的平均粒径变化则揭示出东亚季风具有更高频次的变率特征。     

中国西部河谷型城市土壤与灰尘粒级组分分布特征

通过采集兰州市和延安市主城区的土壤灰尘样品,测量了其粒径组成,界定了土壤和灰尘不同粒径的空间分布,分析了环境影响.结果表明:兰州市和延安市城市土壤灰尘粒径组成有明显的分布特征,主要集中在小于100μm的部分,整体粒径分布情况为:粉黏粒(<50μm)>极细砂(50～100μm)>细砂(100～250μm)>中砂(250～...