多普勒天气雷达在沙尘天气监测中的应用

应用CINRAD/CC新一代天气雷达监测资料分析了天山北部一次强沙尘天气过程,对沙尘天气的分布、回波强度和面积的变化以及相应天气背景、气象要素变化作了初步研究。     

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。     

1463～1913年华北地区沙尘天气序列复原及初步分析

作者系统查阅了华北地区明、清、民国时期地方志和有关正史、实录史料,搜集到1463～1913年的1401条有关沙尘天气记录,在对这些历史记录进行时间分布特征分析后发现,华北地区1463～1913年沙尘天气的年内和年际变化具有如下特点:1)70%左右的沙尘天气发生在春季,其中发生在4月份的沙尘天气大约占总数的30%;2)在过去的451年间,华北地区沙尘天气的发生数量没有明显的增加或减少的趋势,10年滑动平均曲线则表现出30年至50年的准周期振荡;3)历史时期沙尘天气序列与华北地区同期春季温度距平序列存在很显著的负相关,与华北中、北部地区的降水序列也存在显著的负相关。     

中国沙尘暴源区及其治理研究述评

沙尘暴给人们生产生活带来重大影响。系统总结沙尘暴源区以及相应的治理措施的研究成果,不仅能够使人们对沙尘暴的来源有更加深入的了解,还可以为今后沙尘暴治理提供理论依据和政策支持。首先对沙尘暴基本概念与时空分布特征进行了简要评述,然后综合论述了中国沙尘暴来源的研究现状,系统总结了近年来国内外沙尘暴治理研究成果,在此基础上提出几点展望。     

中国区域降雪量和降雪频率对沙尘天气的影响作用分析

1970—2000年间气象台站降雪量和沙尘天气统计结果显示,在中国冬春季主要积雪覆盖区域,沙尘天气发生频次相对较低,各类沙尘天气基本发生在积雪覆盖率低、年降雪量少的区域。时间序列分析结果进一步显示,年降雪量和沙尘天气之间存在显著的负相关,降雪量的增多对沙尘天气的年发生次数具有明显的抑制作用。同时,年降雪频率也是影响沙尘天气爆发频次的重要因素之一。对于中国西北干旱少雪的地区,尤其体现在新疆北部地区,年降雪频率的增加能够显著地减少各类沙尘天气的发生次数。     

影响中国西北及青藏高原沙尘天气变化的因子分析

利用1948—2006年的NCEP(2.5°×2.5°)月平均再分析资料,分析了影响西北及青藏高原沙尘天气变化的动力、热力因子。结果表明:①200 hPa副热带西风急流是影响沙尘天气的动力因子,高层天气系统的季节性变化,导致了其位置及强弱的季节性变化,从而导致了高原南部扬沙、沙尘暴季节性南北移动;急流的动力结构使局地环流得以形成,局地环流的下沉支流使得高空动量下传,使地面风速增大,从而使扬沙和沙尘暴发生。②浮尘和扬沙、沙尘暴天气成因有所不同,地表温度等热力因素对浮尘天气有直接影响;而急流等动力因子则影响浮尘天气的频率,对发生范围影响较小;动力因子是扬沙、沙尘暴发生的直接原因;500 hPa锋生函数大值带的季节性南北移动也是扬沙、沙尘暴南北季节性变化的重要原因。③500 hPa水汽输送带的边缘是扬沙和沙尘暴容易发生的区域。④地表湿度是沙尘天气发生的一个因子,当地表较干时,沙尘天气发生频率增加,而当地表湿度增大时,沙尘天气发生的频率减小。     

半干旱区沙尘天气近地层湍流通量及起沙研究

利用2005年春季朱日和气象站20 m气象塔的观测资料,结合同期的PM10质量浓度资料,分析了半干旱地区不同沙尘天气下近地层湍流通量的变化特征以及PM10质量浓度与起沙之间的关系。结果表明,动量通量在15:00左右达到极大值;感热通量在白天为正值,中午12:00左右达到峰值,而晚上变为负值,并在凌晨达到谷值;由于3月份下垫面湿度大,导致潜热通量经常全天为正值,并在16:00左右达到峰值;PM10质量浓度与摩擦速度的二次方呈正比,临界起沙风速和临界摩擦速度分别为7 m·s－1和0.7 m·s－1。     

南疆盆地翻山型沙尘暴环流动力结构分析

2003年4月8日至9日发生了一次超极地冷空气入侵新疆并翻越天山造成南疆盆地大范围强沙尘暴过程,分析沙尘暴强盛期的高度场、高空急流异变、螺旋度场、散度场和不稳定发展,揭示了该类沙尘暴强盛期的环流动力结构。结果表明:①伊朗高压的爆发性发展与乌拉尔山脊叠加形成长波脊,导致泰米尔半岛的极地强冷空气南下,并直插新疆越过天山到达塔里木盆地,造成大范围沙尘暴天气;②强沙尘暴天气产生的根本原因是西西伯利亚地面冷高压爆发性南下并强烈发展;③高空西风急流发生异变在南疆盆地上空形成急流区,并通过动量下传导致地面大风,是大范围沙尘暴发生的动力条件;④沙尘暴区上空螺旋度垂直分布低层为正值、高层为负值,揭示强的旋转上升运动是大范围沙尘暴发生的动力条件。⑤低层辐合高层辐散的垂直结构,易于发生近地面大风和上升气流;⑥该次沙尘暴是一次大范围强对流天气,大气层结处于对流中性或对流不稳定状态,但都有强的斜压不稳定发展,并冷暖空气交换剧烈。沙尘暴影响前塔里木盆地有一个能量明显聚集期,但聚集时间很短。     

冬春季积雪与沙尘天气发生日数关系的探讨——以内蒙古中部地区为例

利用地面气象观测数据,以日积雪深度≥1.0 cm日数和沙尘天气（包括浮尘、扬沙及沙尘暴）发生日数为指标,从不同的空间尺度,分析了内蒙古中部地区冬季与初春积雪日数与沙尘天气发生日数的关系。研究结果表明,在内蒙古中部地区,冬季与初春沙尘天气发生日数与积雪日数之间均呈现负的相关关系,这种相关关系在不同区域和不同季节有所差异,冬季积雪日数与沙尘天气发生日数之间的负相关较初春积雪日数与沙尘天气发生日数之间的负相关更为显著;在中温带温凉半干旱气候区初春积雪日数与沙尘天气发生日数间的负相关较其他两个气候区更为显著。     

中国北方沙尘暴现状及对策

中国北方主要包括:甘肃河西走廊及内蒙阿拉善盟;新疆塔克拉玛干沙漠周边地区;内蒙阴山北坡及浑善达克沙地毗邻地区和蒙陕宁长城沿线四个主要沙尘暴中心和源区。我国沙尘暴从20世纪50年代以来呈波动减少之势,90年代在减少中有回升,2000年和2001年更是急剧增加,预示着新一轮沙尘暴活跃期已经开始。生态环境恶化和气象条件的变化是我国北方沙尘暴增多的原因。目前人类控制天气的能力还很有限,减缓沙尘暴灾害频度与强度的关键在于搞好地面的生态保护与建设。坚持"预防为主、保护优先、防治并重"的生态保护与建设方针;建立和完善生态保护的法规和政策体系,停止导致生态环境继续恶化的一切生产活动,对于超出生态承载能力的地区可以采取一定的生态移民措施。