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。     

“利用风廓线雷达对塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴的探测研究”项目

正一、项目背景沙尘暴是干旱和半干旱地区特有的一种灾害性天气,是大气运动和自然地理环境的综合产物。沙尘暴的发生发展不仅破坏生态平衡和人类生存环境,而且对气候变化有着重要影响,其直接和间接损失巨大。因此,准确地进行沙尘暴的     

宁夏春季沙尘暴与气象要素及环流指数的关系

利用1961-2000年宁夏中北部5站的地面观测资料分析了前期气温、降水对宁夏中北部沙尘暴发生频数的影响,并讨论了亚洲环流指数与沙尘暴发生频数的关系。结果表明：宁夏中北部春季沙尘暴发生的频数与前一年的降水量和前冬气温的关系都呈反相关;春季3、4月沙尘暴的发生频数与同期亚洲环流指数为正相关关系。由于地貌和下垫面的差异以及人类活动的影响,所选各站的春季沙尘发生频数与其上年降水量的相关程度有明显差异;而各站所处的地理位置、上风方下垫面状况的差异可能是造成亚洲环流指数与其沙尘暴发生频数的相关程度差异的原因。     

中国北方沙尘暴频数演化及其气候成因分析

利用地面气象观测资料 ,分析了中国北方 195 4～ 2 0 0 1年年、季沙尘暴发生日数的演变规律及其与风速、相对湿度、降水、气温和干燥度的相关关系。结果表明 ,中国北方沙尘暴发生日数在 195 4～ 2 0 0 1年呈波动下降的趋势 ,春季下降趋势最明显。沙尘源区的气候要素对北方沙尘暴发生日数具有比较明显的影响 ,其中风是影响较大的因子。平均风速和大风频率增加 (减少 )均有 (不 )利于沙尘暴天气的形成。气温与沙尘暴日数呈显著的反相关关系 ,反映了北方温度升高可能通过大气环流间接地抑制了沙尘暴的发生。降水增加对沙尘暴发生也有一定抑制作用 ,尤其春季和前冬沙尘源区降水多寡对沙尘暴的发生有着重要的影响。北方沙尘暴频数与沙尘源区的相对湿度或干燥指数也存在较明显的相关关系。在过去的近 5 0a内 ,造成中国北方沙尘暴频率显著下降趋势的直接自然原因是 :沙尘源区和发生区平均风速和大风日数的减少、主要沙尘源区降水量特别是春季和前冬降水量的增加、以及由于源区降水增加引起的大气和土壤湿润程度的改善。     

阿拉善地区沙尘暴发生、发展变化规律及成因分析

根据内蒙古阿拉善地区1985-2005年21年的沙尘暴气象资料,分析了沙尘暴发生、发展变化规律,其结果表明阿拉善地区确实是一个沙尘暴的高发区;按年平均计算的沙尘暴发生次数具有明显的波动性,有高发期和低发期;阿拉善沙尘暴的成因主要与自然因素有关.     

阿拉善地区沙尘暴发生、发展变化规律及成因分析

根据内蒙古阿拉善地区1985-2005年21年的沙尘暴气象资料，分析了沙尘暴发生、发展变化规律，其结果表明：阿拉善地区确实是一个沙尘暴的高发区；按年平均计算的沙尘暴发生次数具有明显的波动性，有高发期和低发期；阿拉善沙尘暴的成因主要与自然因素有关。     

漫话沙尘暴

沙尘暴是指强风把地面大量沙尘卷入空中 ,使空气特别混浊 ,水平能见度低于 1 km。沙尘暴是自然地理环境的综合产物。我国沙尘暴的地理分布 ,主要影响区在西北、华北大部、青藏高原和东北平原地区 ,其中塔里木盆地周围地区、河西走廊、阿拉善高原、河套平原、鄂尔多斯高原和青藏高原是沙尘暴的多发区 ,年平均出现日数大于 1 0天 ,而塔里木盆地周围地区、阿拉善高原及河西走廊东北部是沙暴暴的高发区 ,年平均日数达 2 0天以上 ,局部接近或超过 30天。沙尘暴的分布特点 :首先 ,影响面积大。西起新疆 ,东抵沿海 ,受沙尘暴影响的省份有 1 7个。其…     

下垫面自然性质的变化与沙尘暴

人类活动改变了下垫面的自然性质森林覆盖面积减小,坡地、干旱地植被遭破坏,海洋被石油污染.下垫面自然性质被破坏的直接结果,是气候变干旱,土地沙漠化加剧,风沙尘暴增多.     

卫星遥感技术对沙尘暴的监测

引　言沙尘暴是大风与沙尘相结合产生的一种灾害性天气 ,它是大气污染及环境污染主要自然源之一。我国西北地区位于世界四大沙暴区 (中亚、北美、中非和澳大利亚 )之一的中亚沙暴区 ,有着浩瀚的沙漠和沙地 ,沙物质极为丰富 ,只要具备一定的天气条件 ,随时都有爆发沙尘暴天气的可能。近年来已多次出现沙尘暴天气 ,例如 :1 993年 5月 5日、1 994年4月 5～ 1 1日、1 994年 4月 30～ 5月 2日等 ,给国民经济和人民生命财产造成了巨大的损失 ,严重污染了大气环境。实时监测沙尘暴天气 ,对防灾减灾保护生态环境有着极其重要的意义。目前 ,我国对沙…     

内蒙古两类持续型沙尘暴的天气特征

利用观测资料对内蒙古地区两种不同类型的持续型沙尘暴过程进行了对比分析,结果表明:天气系统的稳定少动是这两类沙尘暴在同一地区长时间持续的共同原因。在这2次过程沙尘暴的持续期,大气层结的日变化受到不同程度削弱。主要原因是沙尘气溶胶的辐射反馈效应。在冷锋型沙尘暴过程的持续期,地面风速出现的明显日变化加强了沙尘暴强度的日变化。而在高压底部型沙尘暴过程中,暖平流和中尺度低压辐合抬升产生的对流进一步削弱了层结日变化。这一因素以及期间地面风速的相对稳定使沙尘暴强度未发生明显改变。     

厄尔尼诺和拉尼娜年次年春季华北沙尘暴活动的对比分析

利用内蒙古地区沙尘暴实测资料和北半球NCEP再分析资料（1955—2000年），分析了内蒙古地区沙尘暴的气候变化特征；厄尔尼诺、拉尼娜事件发生后，北半球大气环流异常和温、湿分布异常及其对沙尘暴发生的可能影响关系与机制。分析表明：内蒙古中西部地区1960、1970年代强沙尘暴过程频繁，1980、1990年代沙尘暴明显减少。拉尼娜事件发生后，冰島冷高压与欧亚大陆暖低压的相互作用是沙尘暴频发的重要因素。拉尼娜事件对华北沙尘暴频发有重要气象作用。春季北半球干旱地区处于易发生沙尘暴的天气系统背景下。改善生态环境，减小沙化程度是治理沙尘暴的有效途径。     

沙尘暴垂直输运的两相流理论Ⅰ:气块模式

沙尘暴是风蚀荒漠化中的一种天气现象,其形成受到两方面因素的共同影响:(1)自然因素,包括大风、降水减少及沙源;(2)人类活动因素,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,导致沙尘暴爆发频率数增加.沙尘暴已经成为中国西北、华北地区严重的气候灾害,而对沙尘的研究主要集中在起沙问题与沙尘沉降的问题,在理论上对前者研究较多,而对后者的研究则比较缺乏.假设空气块中带有沙尘,沙尘颗粒很小,随空气一起运动,可不计沙尘Stockes末速度,这样由空气和沙尘组成两相流.在两相流情况下,分析了均匀环境和非均匀环境条件下沙尘沉降的条件和速率.通过分析得到在均匀背景场下有利于沙尘沉降的条件为大的初始沙尘浓度扰动与小的初始温度扰动.进一步考虑更为真实的环境场,模式给出3种特征沉降区域:(1)速降区,沉降速率较快;(2)缓降区,沙尘先上升后下降,沉降时间较长;(3)波动区,沙尘在空气中不断地上下波动,此时很难判断沙尘何时沉降,取决于地面状况.同时也分析了沙尘不断上扬的背景条件.     

民勤地区年沙尘暴发生频次研究

沙尘暴是对我国危害性极大的一种灾害性天气现象。我国沙尘暴的多发地区之一民勤地处河西走廊东北部,3面都被沙漠包围,自然环境极其恶劣。利用民勤地区长期观测的沙尘暴数据,对该地区沙尘暴发生的年际规律进行了研究,发现沙尘爆发总的趋势在减少,同时一定时期内伴随着波峰—波谷的振荡型变化。沙尘暴的爆发具有5a,15a的周期性,不同的季节稍有不同,春季和全年的沙尘暴爆发周期相似程度最高。利用NECP/NCAR资料,对典型年份的春季500hPa高度场进行年距平分析,发现了和民勤地区年沙尘暴爆频次相关的高度场特征,在奥加尔湖和巴尔喀什湖附近分别有一个高值系统和低值系统,他们可能同时出现也可能单独出现。当民勤地区春季处于高值控制时,民勤春季沙尘暴爆发的频次相对较少;反之,当民勤地区处于低值控制时,该地区春季沙尘暴的爆发频次就较多。     

中国北方年沙尘暴日数的气候特征及对春季高原地面感热的响应

选用中国185个常规气象观测站,从建站～2000年历年沙尘暴日数资料,分析了近50年来中国北方沙尘暴的气候特征及其对青藏高原地面感热异常的响应。结果表明：虽然单个沙尘暴过程具有一定的区域特征,但年沙尘暴日数具有较好的空间一致性,在空间上有5个自然尘源区,即河西走廊、南疆盆地南缘、阿拉善高原、鄂尔多斯高原和浑善达克沙地等沙尘暴高发区。比较近50年来中国沙尘暴日数的年代际变化,总体趋势在减少,20世纪90年代是近5个年代中最少的。但20世纪末至21世纪初,中国沙尘暴日数有明显的回升趋势。进一步研究表明,中国沙尘暴与春季青藏高原地面感热关系密切,当春季青藏高原地面感热呈EOF1模态时,当年中国北方沙尘暴日数明显较常年偏多。     

下垫面自然性质的变化与沙尘暴

人类活动改变了下垫面的自然性质；森林覆盖面积减小，坡地、干旱地植被遭破坏，海洋被石油污染，下垫面自然性质被破坏的直接结果，是气候变干旱，土地沙漠化加剧，风沙尘暴增多。     

河西走廊一次强沙尘暴天气的螺旋度诊断

应用NCEP再分析资料计算了螺旋度,通过总螺旋度、螺旋度的水平和垂直分布特征对河西走廊一次区域性强沙尘暴天气进行了诊断分析。结果表明:沙尘区位于总螺旋度负值区或零线附近;沙尘暴爆发区水平螺旋度高层300 hPa为负螺旋度控制,低层700 hPa为正螺旋度控制;在沙尘暴发生时,高层负螺旋度中心有一个明显增大的过程,沙尘暴爆发区对应高空低层螺旋度强梯度区内;沙尘暴爆发区的垂直螺旋度分布特征是上负下正;螺旋度对沙尘暴爆发区有较好的指示意义。     

中国北方春季沙尘暴频次的多要素线性拟合

利用1953-2005年地面风速及地温(5 cm和40 cm深处)等18个气象要素的春季标准化资料对我国北方97个测站的标准化春季沙尘暴频次进行了线性拟合,结果表明:无论对单要素拟合还是对多要素拟合,要素与沙尘暴频次间的(平均)相关程度决定着其对后者的拟合效果,相关程度越高,拟合效果越好。若与实际级别相同的拟合沙尘暴频次视为准确,则全区约有33%的测站,其拟合准确率≥50%;53年间约有39.6%的年份,其拟合的准确范围≥50%;对所有年份和所有测站而言,约45.6%的沙尘暴频次能够被准确地拟合,拟合的沙尘暴频次略低于实际频次。根据线性拟合方程中各要素前的系数可断定,18个要素中风速和蒸发量是沙尘暴的正影响因子,而水汽压、相对湿度和最低气温等则是沙尘暴的负影响因子,其他一些因子对沙尘暴的影响方式具有明显的区域性差异。     

锡林郭勒草原生态恶化与沙尘暴

沙尘暴天气的增加与生态环境恶化有密不可分的关系 ,气候的变化是锡林郭勒草原严重退化、沙化的重要条件之一。从沙尘暴天气特征的变化也反映了生态恶化的程度     

民勤绿洲1971-2010年沙尘暴特征及影响因素分析

根据1971～2010年民勤近40a气象资料、民勤周边县市沙尘暴资料,详细分析了民勤绿洲沙尘暴变化特征及影响因素,结果表明：①绿洲以局地性沙尘暴为主,但区域性沙尘暴无论是持续时间、伴随的大风强度和成灾性均大于局地性沙尘暴。②一日中局地性和区域性沙尘暴主要出现在下午和傍晚;月际变化除3月份外其它月份局地性均较区域性沙尘暴多,6～8月份偏多明显,各季局地性均比区域性沙尘暴多,夏季偏多明显;年际局地和区域性沙尘暴均为显著减少趋势,年代际为明显减少趋势。③干旱气候、丰富的沙源是民勤多沙尘暴的自然原因,气候的变化和下垫面状况的改善使沙尘暴减少。分析表明气候变暖使大风日数减少、风力减小,从而影响局地和区域性沙尘暴减少,气候变暖使日照时数增长、蒸发增大,从而影响区域性沙尘暴减少,而对局地性沙尘暴的减少影响不大。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴发生条件分析

利用塔中气象站1997—2002年的气象资料, 从沙尘源丰富程度、风动力条件和空气稳定度等方面分析了塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴的成因。结果表明:在塔克拉玛干沙漠腹地, 沙尘源极为丰富, 为沙尘暴发生提供了必要条件, 降水基本不能改变沙面的湿润状况, 沙尘源丰富度不是沙尘暴发生的限制因子; 风动力是沙尘暴发生的重要条件, 而月平均风速和大风日数是风动力的重要定量表征指标; 空气稳定性也是沙尘暴发生的重要条件, 温度和天气过程是其重要标志, 沙尘暴发生与温度呈正相关, 沙尘暴多发生在夏季和午后; 降水是沙漠腹地天气过程的重要指标, 月降水日数和降水总量与沙尘暴日数呈正相关; 20世纪90年代以来沙尘暴逐年减少, 这种变化趋势可能与全球气候变化有关。