坝上地区察汗淖尔流域盐尘暴形成风险研究

近年来,位于冀蒙交界处的察汗淖尔日渐干涸,有成为盐尘暴策源地的风险,这引起了人们的高度关注和普遍担忧。盐尘污染治理的重要前提是确定盐尘暴的形成区域。作者通过调查取样和遥感解译,对察汗淖尔流域表层土壤盐渍化程度和植被覆盖进行了全面分析,确定了察汗淖尔流域盐尘暴形成的主要潜在区域,并进行了盐尘源风险等级划分。结果表明,察汗淖尔流域土壤盐渍化程度呈现中间高,四周低的趋势。流域内植被覆盖状况总体较好,东南部总体优于西北部,但干涸湖心仅有零星植被。干涸湖心及其周边区域不仅表土盐分含量高,植被覆盖状况也较差,发生严重风蚀可能性较大,是盐尘暴形成的中高风险区。流域的其他区域或者土壤盐分含量低,或者植被盖度高,盐尘暴形成风险较低。该研究结果为掌握察汗淖尔,乃至坝上地区其他干涸湖盆盐尘源分布特征,并采取针对性的防治措施提供了重要参考。

尺度适应性起沙机制在CMA-CUACE/Dust中的应用

沙尘暴是影响我国重要的灾害性天气之一,针对中国气象局亚洲沙尘暴数值预报系统CMA-CUACE/Dust(China Meteorological Administration Unified Atmospheric Environment for Dust)的沙尘质量浓度在中亚高估、蒙古北部低估、在我国消散过快以及极端沙尘暴预报峰值偏低等问题,应用与模式格距匹配的尺度适应性起沙机制并更新风蚀资料库对模式进行改进。对2021年3月13—17日东亚最强沙尘暴个例和2023年3—5月与业务运行环境一致的连续预报试验表明,改进后的模式(CMA-CUACE/Dust V1.5)有效改善了上述不足,极端沙尘暴过程传输至我国后的沙尘质量浓度峰值与观测接近。连续预报试验TS(threat score)评分显示:CMA-CUACE/Dust V1.5预报一致性和连续性较好,1~5 d不同时效预报TS评分明显高于改进前和韩国模式ADAM(the Asian Dust Aerosol Model),漏报率明显降低,对2023年5次沙尘过程的4次预报TS评分高于0.3,部分过程超过0.5。

乌兰布和沙漠公路“麦草沙障-梭梭”的防护效益

[目的]研究公路防护体系的防风固沙作用为区域公路沙害防治提供科学依据。[方法]以乌兰布和沙漠东北部磴—额线沙漠公路防护体系为研究对象,并对防护体系的输沙量和风速进行了同步观测。[结果](1)风沙流穿过防护体系后各高度风速和总输沙量降低,地表粗糙度增大,防护体系上风向(B点)和下风向(C点)风速由高到低较A点降低分别48.7%,14.4%和3.9%;总输沙率分别较A点降低86.4%和98.3%,地表粗糙度约由0 cm增大到4.92 cm。(2)沙物质粒径的垂直分布表现出中砂含量显著降低,细砂含量显著增加;表层沉积物颗粒粒级变小,频率分布曲线部分波段变窄,分选性变差,颗粒分布均匀且颗粒向着细粒化方向发展,易风蚀颗粒范围在180~200μm。[结论]对于道路防沙工程要有“以阻为主,阻固结合”的建设思想,同时本研究区道路防风固沙体系实践可以为其他区域公路防沙提供重要借鉴经验。

北京一次雾霾天气的气象条件和污染物输送特征分析

利用气象常规观测资料以及国家环境监测站PM_(2.5)质量浓度资料,分析2019年3月1—6日北京持续性雾霾过程特征、环流形势和气象影响因子;再基于HYSPLIT模式,模拟过程期间北京近地层气团的后向轨迹;采用WRF-Chem对污染过程中PM_(2.5)输送通量进行模拟分析。结果表明,在整个污染过程中北京高空环流平直或受槽后西北气流控制,地面受弱高压或低压槽控制,风速较小,近地层逆温维持,气象条件不利于污染物扩散;PM_(2.5)质量浓度与地面风速、相对湿度变化明显相关,是影响PM_(2.5)质量浓度日变化的重要气象因子;除不利于本地污染扩散的气象条件外,HYSPLIT轨迹聚类结果显示,本次污染过程中有向北京的污染气团输送,以西南—东北向路径为主,此类轨迹占比大、PM_(2.5)平均质量浓度大,在污染输送中贡献最大;WRF-Chem模拟PM_(2.5)输送通量结果表明在整个污染过程中北京南侧和东侧有较大的PM_(2.5)输入通量,与轨迹模拟结果及北京东南部污染相对西北更重的观测实际基本一致。

黑碳气溶胶自周边地区向青藏高原输送季节差异的数值模拟

基于中尺度气象—化学模式WRF-Chem,研究了黑碳气溶胶自周边地区向青藏高原输送的季节性差异,并分析了其可能原因。结果表明:青藏高原近地面平均黑碳气溶胶浓度夏季最低,春季最高。青藏高原当地黑碳气溶胶主要来自于南亚地区,其次是东南亚地区,我国贡献相对较小。春季南亚地区的黑碳气溶胶主要通过干沉降输送至高原,夏季仅有少量的黑碳气溶胶通过湿沉降的方式从我国输送至青藏高原的东北部地区,冬季青藏高原近地面的黑碳气溶胶均通过干沉降从南亚地区输送而来。

中国西北城市沙尘天气变化特征——以兰州为例

近年来,众多学者对我国西北地区沙尘暴的研究主要集中于大尺度、区域性,对城市沙尘暴研究较少。为了解城市沙尘暴的变化特征,本文以兰州为例,分析城市沙尘天气变化特征。结果表明:(1)兰州2009—2023年浮尘、扬沙、沙尘暴日数在时间序列水平上呈多段波动变化趋势,沙尘天气总日数在时间序列水平上整体呈0.66 d·a^(-1)微弱递减趋势。(2)兰州沙尘天气集中发生在春季,在3月断崖式上升后逐月递减,主要以浮尘为主,其次为扬沙、沙尘暴。(3) 2009—2023年兰州年均沙尘天气发生频次与风速呈正相关,是影响沙尘天气的主要气象因子,与相对湿度呈微弱负相关,与其余气象因素无明显相关关系。(4)浮尘日数存在2~3 a、4~7 a、8~23 a 3种时间周期尺度,呈多段不显著波动趋势,其中,8~23 a对应两个峰值,振幅最强,是浮尘波动的主周期。

长三角地区冬季一次重污染天气过程形成机理分析

本文利用主要的大气污染物浓度和气象观测要素、ERA-5再分析数据等资料,结合后向轨迹模式(HYSPILT),对2020年12月长三角地区连续重污染期间的气候背景、天气形势及气象特征进行了分析。结果表明,此次污染过程是发生在西伯利亚高压偏强,低空存在逆温的背景下,弱冷空气将山东南部的污染物不断向长三角地区输送,后受弱气压场控制,污染物滞留在长三角地区,在稳定层结、高湿小风、二次生成及污染边界层正反馈的作用下,污染物不断累积,污染质量浓度增大,表现了该地区大气重污染的复杂特征。

Protective benefits of HDPE board sand fences in an environment with variable wind directions on Gobi surfaces:wind tunnel study

The Golmud-Korla Railway in the Gobi area faces operational challenges due to sand hazards,caused by strong and variable winds.This study addresses these challenges by conducting wind tunnel tests to evaluate the protective benefits of High Density Polyethylene(HDPE)board sand fences,focusing on their orientation relative to various wind directions(referred to as'wind angle').This study found that the size of the low-velocity zone on the leeward side of the sand fences(LSF)expanded with an increase in the wind angle(WA).At 1H(the height of the sand fence)and 2H positions on the LSF,the wind speed profiles(WSP)exhibited a segmented logarithmic growth,constrained by Z=H at varying WAs.The efficacy of the sand fence in obstructing airflow escalated as WA increased.The size of the WA has a significant impact on the protective efficiency of HDPE board sand fences.Furthermore,compared to typical sandy surfaces,the rate of sand transport across the Gobi surface diminishes more slowly with height,attributed to the gravel's rebound effect.This phenomenon allows some sand particles to bypass the fences,rendering them less effective at blocking wind and trapping sand than in sandy environments.This paper offers scientific evidence supporting the practical use and enhancement of HDPE board sand fences in varied wind conditions.

硫酸盐型盐湖卤水盐田钾矿浮选尾矿堆浸溶钾工艺研究

以罗布泊盐湖卤水含硫酸盐矿浮选尾矿为原料,高钠低钾卤水为浸取液,采用原位堆浸方法浸取硫酸钾浮选尾矿中K^(+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)等有价元素,实现罗布泊盐湖卤水盐田含硫酸盐矿浮选尾矿中K^(+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)等有价元素的综合回收利用。试验数据表明:经过堆浸工艺,实现了浮选尾矿中K^(+)的回收;尾矿中K^(+)含量从3.84%降至0.83%;K^(+)收率≥77%,Mg^(2+)收率≥79%,SO_(4)^(2-)收率≥73%,浸取液K^(+)含量达到1.42%。

中国沙尘天气的区域特征

利用筛选的1954～2000年中国338个站沙尘天气资料及相关气候资料,从沙尘天气区划方面着重分析研究了我国沙尘天气的区域特征.结果表明:1)我国沙尘天气多发区分别位于以民丰至和田为中心的南疆盆地和以民勤至吉兰泰为中心的河西地区.不同类型沙尘天气的空间分布范围不尽相同,其中沙尘暴主要发生在与北方沙漠及沙漠化土地相联系的极干旱、干旱和半干旱区内.扬沙和浮尘天气除了在沙尘暴发生区的绝大部分地区出现外,还向其它邻近地区扩展,如扬沙可向东北地区和东南的黄淮海平原及以南地区扩展;而浮尘天气则主要向东南方向扩展,可涉及整个黄淮海平原和长江中下游地区.相比之下,上风方向的中高纬地区,如北疆和东北北部地区,浮尘天气发生甚少.2)全国沙尘暴天气易发区可划分为北疆、南疆、河西、柴达木盆地、河套、东北和青藏等7个亚区.沙尘暴和浮尘在南疆区发生日数最多,而扬沙在河西区发生日数最多.

近45a我国沙尘暴和扬沙天气变化趋势和突变分析

利用1954—1998年我国334个站每月沙尘暴和扬沙发生日数资料,通过线性趋势估计和多项式函数拟合等方法分析了沙尘暴和扬沙日数的长期趋势变化和周期变化,发现沙尘暴和扬沙日数的总体趋势是下降的,沙尘暴和扬沙年平均日数都是在20世纪50年代最高,60年代减少,之后70年代又有回升的趋势,到80年代又减少,90年代最少。沙尘暴日数的变化存在着6.7a的周期及2.59a和3.38a的周期,并且2.59a和3.38a的周期都通过了α=0.1的显著性检验。扬沙不存在显著性周期。由于资料长度的限制,无法对22a以上的长周期进行分析。利用滑动t检验法和气候跃变参数Jy分析了沙尘暴和扬沙日数的突变问题,发现沙尘暴和扬沙日数从80年代到90年代的变化率最高,沙尘暴和扬沙分别在1985年和1984年发生了由多到少的突变。我国北方强沙尘暴的发生次数从50年代到90年代呈上升趋势,从而使沙尘天气对我国的影响不但没有减弱反而有增强的趋势;近年来,大范围的强沙尘暴天气出现的频率增加、程度增强、范围扩大,因此保护生态环境,防止土地荒漠化,是我们目前面临的紧要任务。

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 2 0世纪 5 0年代以来呈波动减少之势 ,90年代在减少中有回升 ,2 0 0 0年和 2 0 0 1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。

腾格里沙漠东南缘荒漠植被盖度月变化特征及生态恢复

研究表明:封育区植被盖度一年四季大于未封育区,在正常年份的生长季内前者植被盖度为17 89%～29 39%,后者为11 60%～16 05%。封育区和未封育区150m样线上的灌木植物在70～90株(丛)和60～70株(丛)之间,基本保持稳定;草本植物个体数月变化则显著,未封育区从4月份以后数量递增,7、8月显著增加,8月底达到最大值,而封育区则表现为4、5月增加,6月减少,7、8、9月线性增加,达到最大值,且未封育区草本植物的数量少于封育区。未封育区由于植被盖度低,灌丛分布不均匀,沙面裸露多,地面风沙流活动强烈,白刺沙包风蚀严重;而封育区植被盖度较大,灌丛分布较均匀,风沙流活动弱,白刺沙包稳定,形成了较为稳定的自然植被生态系统。试验表明,在当地气候和地理条件下,通过封育或避免人为干预,荒漠区生态植被的自然恢复,可大大增加防风固沙能力,改善当地的生态环境。

2000年6月4日沙尘暴过境时敦煌地面气象要素及地表能量平衡特征的变化

利用在敦煌进行的“我国典型干旱区陆－气相互作用试验”观测资料，分析了２０００年６月４日在我国西北所发生的沙尘暴过境时的地面气象要素的变化以及地表能量平衡变异特征。结果表明，在沙尘暴过境时地面水平风风向经历了从稳定到多次调整，再到稳定，最后崩溃的演变。风向调整时，风速减弱，而调整之后，风速加大，同时伴有很强的上升气流。沙尘暴天气来临前，地面空气呈干热状态，处于低气压控制之下；而在沙尘暴过境时和过境后，地面空气显得相对湿冷，地面气压急剧上升，并处于高压控制之下。沙尘暴过境前后，地表的能量平衡关系遭到破坏，净辐射大幅减少，地气间的感热和潜热输送变弱，土壤全天向上释放热量。

兰州市2001年沙尘气溶胶质量浓度的特征分析

分析了2001年沙尘暴期间兰州与靠近沙尘源区的武威的沙尘浓度和粒径分布特征,并运用对数正态分布规律拟合了沙尘粒径的分布。通过对比武威、皋兰和兰州沙尘暴期间沙尘浓度的变化以及武威与兰州的沙尘粒径分布特征,揭示了河西走廊沙漠对兰州市沙尘暴的影响。

近年来北京沙尘天气特征及成因分析

针对2000—2002年北京沙尘天气增加和2003年沙尘天气迅速减少的现象,统计分析了近几年北京沙尘天气的特征和出现的特点,并从大气环流形势、气候特点、气象要素以及可能影响北京沙尘天气的沙源状况进行分析。2000—2002年春季,我国处于西北气流的控制之下,冷空气势力强,以西或西北路径影响我国。2003年春季亚洲东北部高压脊偏强和日本海气旋较弱,使得冷空气路径偏北,入侵我国的冷空气势力较弱,产生大风沙尘的动力条件减弱。气候特点分析表明,1999—2002年北方大部分地区降水量持续偏少,年平均气温偏高,造成土壤水分蒸发强烈,土壤干燥疏松。2002年冬季至2003年春季,北方地区降水量较常年明显偏多,北京周边地区的主要沙源地一直被积雪覆盖,植被覆盖度扩大,有效抑制了沙尘天气的形成。

中国季风沙区晚更新世以来环境及其变化

本文以对毛乌素沙漠萨拉乌苏河流域米浪沟湾地层剖面晚更新世—全新世砂丘与河湖相、古土壤互为叠覆的高分辨率的气候地层记录的认识出发,同时基于对中国北方现代冬春季节风沙、尘霾活动发生的区域性气候—地质过程的理解,将今释古,反演了该时期中国季风区沙漠沙地曾经历的27个沙漠扩缩的周期性变化,并认为该剖面风砂沉积是过去地质时代季风沙区乃至整个中国沙区类似由现代这种冬春季西伯利亚—蒙古反气旋风系即冬季风向南伸展导致的若干风沙风尘动态过程的结果,而河湖相和古土壤的发育则主要与季风沙区受惠于东亚夏季风的影响有关。

2000年中国风沙灾害的时空格局与危险性评价

采用２０００年３—６月中国省级报刊发布的风沙灾害信息８００多条，建立了含有２６００个案例的数据库，据此重建了２０００年全国１４场风沙灾害的时空格局．在此基础上，采用风沙灾害致灾灾次Ｚｃ和承灾体指数ＣＨ，构建了风沙灾害危险度Ｗｘ，编制了风沙灾害危险度评价图．研究表明：风沙灾害Ｚｃ高值区与ＣＨ高值区在区域上错位，前者在内蒙古中西部，后者在华北平原．风沙灾害危险性Ｗｘ高值区分布的北界为国界；西南界为阿拉善左旗－甘肃定西县－浙江北部的杭州市；东北界为内蒙古中部锡林洁特市，多伦县－河北东北丰宁县－秦皇岛市所围的区域．这个区域应作为我国风沙灾害防治的重点区域．其中Ｗｘ为３．５以上的带状区域，即内蒙古乌兰察布高原－河套平原－鄂尔多斯高原北部、山西北部、京津及河北应为防沙治沙的核心区域．

宁夏盐池沙尘暴特征分析

对盐池气象站1961—2000年逐月气象数据进行了较为详细地分析,结果表明,干旱多风的气候特征在时间搭配上的一致性,是沙尘暴发生的主要直接原因;沙尘暴频率与降水量和大风日数显著相关,降水量对沙尘暴的影响滞后1～3个月。从较长时间序列看,影响沙尘暴发生的自然因子(以降水和大风为代表)的作用在逐渐下降,而人为因素的权重在不断加强,反映出生态环境的不断恶化;沙尘暴逐年序列的2～8a周期,是受到厄尔尼诺影响的结果。

中国沙尘暴天气的新特征及成因分析

20 0 0～ 2 0 0 2年 ,中国北方地区频频发生沙尘暴天气 ,给当地和广大下游地区工农业生产、交通运输、空气质量和人民的日常生活都带来了极大危害。沙尘暴天气呈现频次高、发生时间提前、发生期时间长、强度大、影响范围广等新特征。对气候变化和地理环境背景的分析研究表明 ,近年来中国北方沙尘暴频繁爆发的原因主要是 :1 )近两年处于反厄尔尼诺 (拉尼娜 )事件的高峰期 ,使东亚冬季风频繁 ,导致大风天气频繁发生 ;2 )在沙尘暴发生季节 ,中国北方降水明显减少 ,气温回升迅速且温度偏高于往年 ,使解冻的地表土层疏松 ,为沙尘暴的发生提供了丰富的沙源 ;3)近年来中国北方干旱加剧、土地荒漠化严重 ,使原本广阔的戈壁沙漠面积更加扩大 ,有利于沙尘暴天气的发生 ,这与不合理的土地利用状况有关。