两次典型强沙尘暴过程的对比分析

利用常规气象资料，应用天气分析及诊断分析方法，对2001年4月8～9日和2002年3月19-21日的两次强沙尘暴天气过程，从天气气候背景、单站地面气象要素、环流形势、冷空气的强度及影响路径、沙尘暴的起沙源地、影响时间和范围等进行深入分析。结果表明：两次强沙尘暴过程的沙尘暴源地基本相同，但由于环流形势、冷空气的强度、影响时间、蒙古气旋的位置及前期气候背景有所差异，因此对宁夏造成了不同的影响。     

宁夏气象3S系统

利用多参数条件下的分层量化空间信息处理技术与评估技术，建立了从GPS、RS实时数据采集、校正、反演到GIS多源空间信息综合分析和动态监测的一体化气象3S系统，实现了宁夏气候和农业基础资源信息从传统的定性、单点静态分析到定量和定位的动态精细评估的转变，为农业区划、农业结构调整及生态建设提供了一个全数字、高精度的客观评估和实时监测系统，初步实现了农业资源潜力的均衡利用和可持续发展目标。     

宁夏春季沙尘暴与北极海冰之间的遥相关关系

根据宁夏沙尘暴发生次数资料、北极海冰密集度资料和NCEP／NCAR再分析500hPa、850hPa高度场、风场资料，得出了宁夏春季沙尘暴发生次数的变化规律及其与北极海冰面积之间的年代际和年际相关关系，发现宁夏春季沙尘暴发生次数与欧亚大陆北部的喀拉海、巴伦支海和格陵兰海冰面积之间存在较显著的年代际、年际相关关系。通过合成和相关分析知，宁夏春季沙尘暴偏多、偏少状况有明显不同的环流背景场，秋季格陵兰海冰异常变化通过影响其后一段时间的大气环流背景场，从而对宁夏沙尘暴产生影响。初步得出当格陵兰海秋季海冰面积增大(减小)，次年春季蒙古至西伯利亚一带500hPa、850hPa高压场降低(升高)，风场有明显的气旋性(反气旋性)特点，在宁夏至新疆一带西风明显偏强(偏弱)，说明冷空气活动次数偏多(少)，对应宁夏春季沙尘暴发生次数偏多(少)。通过海冰将全球气候变暖和宁夏(我国北方)沙尘暴总减少趋势联系起来，初次提出在环境总体恶化情况下，我国沙尘暴发生次数总体趋于减少，很可能是全球气候变暖所致。     

宁夏强沙尘暴生态调控对策的初步研究

沙尘暴是恶劣生态环境的直接产物,沙尘暴防灾、减灾的根本出路在于改善生态环境。做好生态治理、提高生态调控自然灾害能力,应首先确保自然资源尤其是水资源的合理开发利用及涵养。依据对沙尘暴形成机理研究和历史演变分析,认为生态调控防灾减灾工作的开展,应强调地球科学、环境科学等多学科的有机交叉综合,从地球各圈层相互作用过程来揭示强沙尘暴运动规律和成灾机理,加强人口、资源、环境、灾害之间互馈的关系研究,通过土地荒漠化与强沙尘暴间的相互耦合关系以及风暴时空特征,分层次地摸清极限气候条件下生态环境的改良对强沙尘暴天气防灾减灾的生态调节功能,突破传统、被动的气象灾害"预测-救灾"体制,初步形成更适合现代社会经济可持续发展的高效、动态的"生态治理-灾害控制"的强沙尘暴调控体系。     

西北地区东部沙尘暴转型的环流演变及差异特征分析

利用西北地区东部近50 a较完整的沙尘暴资料序列,结合同期NCEP/NCAR全球月平均再分析资料,研究了西北地区东部沙尘暴过程发生频次的年际变化,重点揭示了西北地区东部沙尘暴转型(过程发生频次由多到少及由少到多)的大尺度环流演变及差异特征。结果表明:西北地区东部沙尘暴过程发生频次在20世纪80年代中期出现明显转型,减少趋势通过了0.01的信度检验,90年代末,沙尘暴频次明显增加,但未通过显著性检验;沙尘暴由多到少转型时,乌拉尔山(简称乌山)到巴尔喀什湖(简称巴湖)附近温度负距平减小,纬向风减弱,经向风明显加强,冷空气强度呈逐渐减弱趋势,贝加尔湖地区到西北地区东部的温度正距平增大,纬向风明显减弱,经向风逐渐加强;位于该区域的高压脊呈逐渐增强趋势;而沙尘暴由少到多转型时,大尺度环流场与由多到少转型相比有明显的差异。     

环流及冷空气类型与宁夏沙尘暴落区的对应关系

利用台站1970-1997年常规地面观测资料及NCEP/NCAR(1970-1997年)逐日全球再分析资料,按不同分类标准,对同期发生的沙尘暴天气过程的环流背景、冷空气路径及影响系统等进行合成对比诊断分析。结果表明:在相同的大尺度环流背景和冷空气路径下,由于影响系统的类型、强度、位置等不同,其影响区域会有所差异,且高低层大气的温度距平场及纬向风距平场的不同分布,与沙尘暴的落区也有密切关系。同时,依据诊断分析的结果,简要给出了宁夏沙尘暴天气的预报着眼点。     

宁夏降水型地质灾害气象条件等级预警系统

利用1982-2004年宁夏地质灾害与降水资料,在分析引发宁夏干旱区主要地质灾害的气象条件基础上,采用统计学方法分区建模,建立了宁夏降水型地质灾害潜势预报模型。依据该模型,在可视化高级编程语言DELPHl环境下,研究开发了一套自动化程度较高的降水型地质灾害气象条件等级预警系统;该系统可以通过网络,以协调一致的工作平台,将气象与地质等相关部门有机连接,实现了联合开展地质灾害预报及指导订正的业务流程。根据实时的雨情及降雨预报,依据所建的分区预报模型,对宁夏地质灾害的发生概率进行快速评价,实现对灾害发生的空间范围、强度及其分布概率的自动实时预警预报;通过人机交互订正,提供位图和GEOS（文本）2种格式的概率预报结论,同时实现了预报预警服务材料的自动化输出。2004,2005年的业务试运行表明,该预警系统基本能满足业务的需求,为新业务领域的拓展提供了技术支持。     

西北地区东部沙尘暴转型对气候和生态环境变化的响应

 利用西北地区东部近50 a较完整的沙尘暴资料序列和1981年以来NOAA/AVHRR的NDVI数据,通过量化反演关键区植被覆盖率,并结合土地详查等代用资料的校准,对西北地区东部沙尘暴转型的生态演变量化特征与基本型态及沙尘暴过程发生频次、持续时间和高发站沙尘暴启动风速的年代际演变特征进行了综合分析。结果表明:1951年以来,西北地区东部沙尘暴过程发生频次出现了由多到少的明显转型,年突变出现在1987年,春季突变出现于1986年;近50 a,该区域年NDVI指数振荡幅度较大,并在波动中略有减小,生态环境整体呈退化趋势,在此背景下,沙尘暴过程持续时间明显增加,启动风速显著降低。依据生态/气候影响分析模型,在不同生态/气候型态下,西北地区东部沙尘暴过程频次和持续时间有明显差异,气候变化对沙尘暴过程发生频次具有明显的驱动作用,而生态环境的变化对沙尘暴过程持续时间有显著的调节与控制作用。     

1979—2012年中国西北地区东部低层水汽异常特征及成因

利用1979-2012年ERA-Interim全球再分析比湿与风场资料,通过累计距平分析、M-K突变检验、相似离度分析等方法研究了中国西北地区东部低层水汽演变特征,并依据导致水汽异常最直接的动力因子(风场差异)对其成因进行了初步探讨。结果表明:近30年西北地区东部低层700 hPa水汽呈弱的增加趋势,整个区域、青海高原区及西风影响区在1996年出现由减少到增多的突变,而季风边缘区的突变发生在1991年;且突变后偏西风减弱,偏南风增强显著。通过定量细化分析各气候区风场变化对水汽的影响,发现青海高原区经向风对水汽除夏季为弱的负贡献外,一般均表现为正贡献,而纬向风为负贡献;季风边缘区年平均经向风正贡献值为0.28 g·kg^-1,纬向风为-0.46 g·kg^-1;西风影响区冬春两季经纬向风一般均为弱的负贡献,夏秋两季一般为正贡献。依据特定区域、典型月份风场的气候型态差异分析,发现单一区域内的低层风偏差对水汽分布的影响与控制相差甚大,而不同背景下相邻区域内的风场配置及不同区域间的风场相互作用可能是水汽变化或异常的主要原因。     

宁夏区域性强沙尘暴短期预报系统

通过对产生强沙尘暴天气三大因子的实时诊断,从强冷空气、热力不稳定和近地层环境分析入手,依据宁夏强沙尘暴天气预报着眼点,在较全面地对产生强沙尘暴天气的三维空间物理量结构和动力过程所进行的动力过程相似检验前提下,通过渗入有明确天气学意义并对宁夏强沙尘暴有实际预报能力的综合指标和组合模型,在天气系统自动识别技术的支持下,应用螺旋度修正方案确定强沙尘暴落区,建立自动、客观化的宁夏强沙尘暴天气监测和预报系统。