宁夏特强沙尘暴气候背景及其成灾规律研究

沙尘暴是宁夏主要的灾害性天气之一,每年强及特强沙尘暴给当地国民经济造成巨大损失,并导致中部干旱带生态环境进一步恶化,加快了荒漠化进程。文章从沙尘暴发生的机理和形成机制出发,通过对历史气象资料及沙尘暴灾情资料的综合分析研究,初步形成宁夏沙尘暴天气运动、成灾规律的概念模型,并对宁夏沙尘暴灾害进行区划。     

论特强沙尘暴(黑风)的物理特征及其气候效应

在总结过去研究结果的基础上,对特强沙尘暴的发生机制进行了进一步的理论分析,探讨了大气强对流对特强沙尘暴(黑风)形成的作用;从物理上系统解释了特强沙尘暴天气的沙尘壁特征;概述了特强沙尘暴的大气沙尘粒子尺度和垂直分布;定性评估了沙尘暴的直接和间接、短期和长期气候效应;最后,还讨论了沙尘暴研究中存在的一些关键科学问题。     

塔克拉玛干沙漠腹地两次强沙尘暴天气分析

１９９６年７月１１～１３日在塔克拉玛干沙漠腹地,沿沙漠公路出现了两场强沙尘暴灾害性天气。应用天气学方法、ＮＯＡＡ气象卫星云图以及沙漠腹地两个定点气象观测站（塔中和肖塘）的地面资料,初步分析了两场强沙尘暴天气形成和发展的环流形势、主要影响系统及地面气象要素演变特征。发现在沙漠腹地因局地热低压发展和南支卷云线共同作用亦可触发中小尺度的强沙尘暴天气。     

一次特强沙尘暴成因及近地面要素脉动特征

本文利用实况观测资料以及NCAR/NCEP再分析格点资料,分析了2010年4月24日河西走廊一次特强沙尘暴成因,重点探讨了沙尘暴过境民勤时近地面层气象要素脉动特征及其相互关系。结果表明：（1）造成本次特强沙尘暴过程的影响系统为乌拉尔山脊前低槽,由于槽后脊前强偏北气流将极地的干冷空气不断输送到低压槽中,低槽发展,槽前锋区加强,从而为形成本次特强沙尘暴提供了有利的环流场形势。（2）在沙尘暴过境前后,民勤近地面气象要素变化特征明显。（3）沙尘暴过境时,民勤3 h变压对风速有明显影响,变压梯度的显著差异引起大风,且随3 h变压调整风速也相应呈波动变化,瞬变周期约8 h;PM₁₀、能见度也随风速而产生波动变化,3 h变压、地面风速、PM₁₀之间相互作用,呈现明显的脉动特征。     

河西走廊东部强沙尘暴分布特征及飑线天气引发强沙尘暴特例分析

利用2004年1月～2008年10月河西走廊东部6站的地面观测资料,采用统计学方法分析了强沙尘暴的分布特征.发现强沙尘暴主要出现在2～6月,1～3月出现的强沙尘暴主要为高压脊前强西北气流动量下传风所致;4～7月出现的强沙尘暴主要为冷空气东移南下伴随地面冷锋过境锋面大风所致.河西走廊东部的飑线活动造成的强沙尘暴出现在4～6月,均为冷锋型,其中5月居多,出现的7次强沙尘暴中有4次伴有飑线,说明5月份强冷锋东移经河西走廊特殊峡管地形时易诱发飑线,飑线活动造成的强沙尘暴爆发性强,往往造成严重灾情.利用常规探测、地面加密观测、T213数值预报产品和fy-2c/2 d红外卫星云图资料对2008年5月2日河西走廊东部飑线引发的强沙尘暴过程进行了天气动力诊断和中尺度分析.结果表明:中尺度飑线所伴随的强风暴是产生强沙尘暴的主要原因;500 hPa阶梯短波槽是中尺度飑线产生的大尺度触发系统,河西走廊中西部700 hp变形场、中尺度低压为强沙尘暴形成和维持提供了必要的动力条件;地面冷锋前上升运动与高空急流入口区次级环流的上升气流的叠加,为深对流发展提供了深厚的垂直环流发展条件,是促使飑线发生和沙尘卷起的基本动力;地面热低压的加强和午后气温的日变化加大了冷锋前后的温度和气压梯度,为大风、强沙尘暴爆发提供了必要的热力不稳定条件;强沙尘暴出现在垂直螺旋度为-200 m~2/s~2中心的下游,垂直螺旋度对飑线的发展和沙尘暴的落区具有较好的指示意义;中尺度飑线发生在不稳定层结内,较强的不稳定层结为强沙尘暴形成、发展提供了位能转化为动能的基本条件.     

南疆沙尘暴气候特征分析

根据新疆地面气象记录月报表,整理出1961-1999年39a南疆42个气象观测站的沙尘暴天气现象资料并进行统计分析,给出南疆地区沙尘暴的时空分布特征。结果表明:①南疆沙尘暴的高发区在塔克拉玛干沙漠,沙漠南缘高于其它周边地区;②沙尘暴的多发年代在20世纪70年代,90年代沙尘暴的发生明显减少;③沙尘暴主要出现在3~8月,最活跃的是4~6月;④塔里木盆地全天都有沙尘暴发生,主要是在2~6时、11~15时、19~24时三个时段,其它地区在15~22时;⑤塔里木盆地周边地区多数沙尘暴持续时间在25h以内,其它地区大多数沙尘暴持续在30min以内。沙尘暴的最长持续时间盆地周边超过20h,其它地区在10h之内。     

陕西一次强沙尘暴过程诊断与分析

2006年陕西共发生沙尘天气13次,其中4月11日的沙尘天气最为严重,危害最大,这也是陕西近10 a来最为严重的一次沙尘暴天气过程。这次沙尘天气带来一系列的天气演变过程,它持续时间虽然只有8~9 h,但覆盖面积大,影响范围广,全省70%~80%左右的区域都受到了影响。运用FY-2卫星红外云图及MICAPS2.0模式中的数值预报进行分析,发现红外云图呈现出异常状态,高低空形势配合较好,气压梯度、温度梯度密集,狂风突起等状况,试图揭示与解读沙尘天气在发生过程中某些气象因子的特征及其对沙尘天气的影响机理,为今后预报沙尘暴强度和发生区域提供一定的理论依据。     

新疆沙尘暴天气的气候特征

根据地面观测资料,整理出1961-1999年39 a新疆90个气象观测站的沙尘暴天气现象资料并进行统计分析,给出新疆沙尘暴的时空分布特征,并以分钟为单位得到沙尘暴的日变化和持续时间。结果表明:①新疆沙尘暴的地理分布特点是北疆少南疆多、山区少盆地多,高发区在南北两大沙漠中,沙漠南缘、山脉北麓出现的沙尘暴多于其他周边地区。②沙尘暴的高发年代多在60年代和70年代,90年代沙尘暴的出现日数明显减少。③沙尘暴主要出现在4~8月,10月到次年3月少有沙尘暴发生。多发时段在16~21时,持续时间北疆一般不超过60 min,南疆一般不超过90 min,塔里木盆地南部沙尘暴的持续时间最长。     

新疆大风区沙尘暴气候特征分析

利用新疆大风区7个气象站点自建站至2009年的沙尘暴日数资料,分析了新疆三十里风区、百里风区及其周边地区沙尘暴气候变化特征.结果表明:(1)研究区域特别是典型大风区,系统性天气配合地形条件,常常形成很强的下坡风和狭管风,有风力强度大、持续时间长的特点,为沙尘暴的发生、发展提供了充分的动力条件.(2)新疆大风区20世纪5...     

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。     

宁夏春季典型沙尘暴年环流特征量分析

利用近1960-2000年宁夏春季沙尘暴发生次数及常规气象与环流特征量、海温等资料, 首先分析得出了宁夏近41a来沙尘暴发生频次的变化规律; 其次通过对宁夏典型沙尘暴多、少年气候特征对比分析, 发现沙尘暴多、少年前期气象要素及环流特征量存在明显差异: 沙尘暴少(多)发年前一年夏季及前一年夏季到当年春季累积降水量偏多(少); 冬春季冷空气活动次数偏少(多); 前期及同期北半球极涡面积偏小(大)、强度偏弱(强); 冬季东亚大槽位置偏东(西)、强度偏弱(强); 前一年春季北太平洋海温距平场表现为厄尔尼诺遥相关分布型(反厄尔尼诺遥相关分布型)。依据作用机理, 提出了在西北地区生态环境局部治理、整体恶化背景下, 宁夏春季沙尘暴发生频次减少, 主要是东亚环流调整、冬季风减弱所致, 同时还形成了宁夏春季沙尘暴短期气候趋势预测概念模型。     

从沙尘暴变化趋势看全球气候变化

近年来人们对全球气候变化的问题尤为关注,因为,如今气候变化不仅仅是科学问题、环境问题,还是一个国际政治问题、经济问题,事关社会的长远发展.本研究以沙尘暴为切入点,在前人研究的基础上,总结了近年来沙尘暴及沙尘天气发生频率的变化趋势及其地域性差异,并进一步讨论了沙尘暴发生频率变化趋势与温度变化的响应机制,认为沙尘暴发生频率变化与气温变化呈负相关关系.近年来中国沙尘暴发生频率呈整体下降趋势,表明近年来中国气温有整体升高的趋势,这可能是全球变冷大趋势中的次级波动.     

中国沙尘暴分布规律及研究方法分析

在分析中国沙尘暴研究现状的基础上,对其时空分布规律、沙尘源地、移动路径、研究方法和手段进行了系统的总结。结果表明,中国沙尘暴分布与北方的沙漠、沙地、戈壁等荒漠化地区分布一致,存在4大沙尘源区。干枯的湖泊、弃荒土地、沙砾草场可能成为东北地区的主要沙源,应引起注意;沙尘暴移动路径主要有3条,分别归纳了各路径的特征;根据沙尘源区示踪方法的特点和实例,指出了适用条件和应用范围,为今后沙尘暴的研究和防治提供依据和思路。     

陕西春季沙尘暴预测方法分析

分析了陕西春季沙尘暴的变化趋势、突变和突变的可能原因以及影响陕西春季沙尘暴的环流特征量和其他要素;提出了预报思路,建立了预测概念模型和回归统计模型及其相应的业务流程,在春季沙尘暴趋势预测业务中应用,连续3 a预测结论正确。     

宁夏干旱区强对流降水过程雷达图像纹理特征分析

使用银川新一代天气雷达体扫数据,进行极坐标向平面直角坐标系的变换,计算得到了宁夏中北部气候干旱区2004—2005年较强对流降水51次过程中的组合反射率图像资料。利用灰度共生矩阵,获取了角二阶矩、熵、对比度、相关、差值倒数矩等图像纹理参数的具体数值分布。分析结果表明:宁夏中北部气候干旱区强对流降水过程中,雷达组合反射率图像与中国南方相比,数值具有明显的差异。新一代天气雷达组合反射率资料遥感图像的纹理结构不够明显,相对纹理清晰度不高,仅有较弱、较细的纹理,图像较为平滑、稳定,表明对应的降水云团比较均一。     

宁夏盐池地区沙尘暴发生特征的统计分析

利用盐池气象站沙尘暴历史观测资料，从沙尘暴发生频次、灾害类型分型等几个方面进行了统计和研究。在对沙尘暴灾害强度聚类分析的基础上，对影响宁夏盐池地区的沙尘暴灾害进行了危害强度客观分类，并分析了该区沙尘暴历史变化和年、月、目的不同时间尺度变化。结果表明，宁夏沙尘暴年发生次数有减少的趋势，但发生1～2次特强沙尘暴的概率明显增多；沙尘暴强度与造成沙尘暴天气的天气系统、起沙源地和位置密切相关。沙尘暴分为西北气流型、锋线型、局地中小尺度大气型。特强沙尘暴的沙源地可能在腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和巴丹吉林沙漠等更远的沙源地，强沙尘暴源于毛乌素沙地、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠或巴丹吉林沙漠。弱至强沙尘暴可能与盐池南部荒漠化草场植被破坏和沙漠化有关、属就地起沙类型、不能造成特强沙尘暴灾害。