1961—2010年中国北方沙尘源区沙尘强度时空分布特征及变化趋势

利用1961—2010年我国北方沙尘源区134个地面气象站沙尘暴、扬沙和浮尘发生频率逐月资料,结合定义的沙尘指数,系统地分析了中国北方7大主要沙尘源区沙尘强度的时空分布特征及变化趋势。结果表明:西部的塔克拉玛干沙漠沙尘强度最高,多年平均沙尘指数高达235,其次是中部的阿拉善高原和鄂尔多斯高原沙漠群(182),东北部的呼伦贝尔沙地沙尘强度最小,多年平均沙尘指数仅为23。总体来看,近50 a来中国沙尘源区的沙尘强度呈明显减小趋势,沙尘指数在1972、1987和2000年出现突变。其中,中部的阿拉善高原和鄂尔多斯高原沙漠群沙尘强度减小趋势最为显著(-6.3 a^(-1)),其次是西部的塔克拉玛干沙漠(-5.9 a^(-1))。EOF分析结果表明,中国北方沙尘源区各地的沙尘强度整体变化一致,塔克拉玛干沙漠、阿拉善高原和鄂尔多斯高原沙漠群是沙尘强度变化中心;在此基础上,东西部地区的沙尘强度呈明显的反相变化;此外,中国北方沙尘源区的沙尘强度在1980年代后期发生显著变化,沙尘指数至今处于较低值。

APEC期间京津冀地区污染物变化特征分析

利用中国环境监测总站发布的2013年11月1日2014年12月12日污染物实时浓度数据,分析了京津冀地区污染物变化特征。结果显示:PM2.5、PM10、SO_2、NO_2和CO浓度年平均值分别为95.3,163.9,54.7,48.9μg/m^3,1.5 mg/m^3;五种污染物浓度都表现出冬季高夏季低的季节变化特征,但不同污染物在不同的月份又有其特殊的变化特征。APEC期间京津冀地区PM2.5、PM10、SO_2、NO_2和CO平均浓度分别为66.1,123.7,33.2,48.5μg/m^3,1.2 mg/m^3。APEC期间京津冀地区PM2.5浓度是APEC前后一个月的60.1%、59.4%;APEC期间气态污染物CO、SO_2、NO_2浓度与APEC前一个月相当,但APEC后急剧增加。减排措施使京津冀地区PM2.5浓度削减40%左右,PM10削减35%左右,NO_2削减10%左右,CO削减15%左右。

塔克拉玛干沙漠和戈壁沙尘起沙、传输和沉降的对比研究

塔克拉玛干沙漠(Taklimakan Desert,TD)和戈壁沙漠(Gobi Desert,GD)是东亚两个最主要的沙尘源区,对区域甚至全球的能量收支、生态系统及水循环过程都有非常重要的影响.本文利用WRF-Chem模式(The Weather Research and Forecasting model with Chemistry)对比研究了2007~2011年不同季节TD和GD地区的起沙、传输以及沉降情况,探讨了TD和GD地区对整个东亚地区沙尘的贡献.研究结果表明,地形、海拔高度、热力条件以及环流条件的差异导致了两大沙源区在沙尘释放、抬升能力以及远距离输送等方面均有很大不同.GD地区地形平坦,海拔高度相对较高,上空位于南北两支急流汇合处,高空风速大,深厚的对流混合促使高空急流下沉支将更多的高空动量不断下传到对流层中层,导致GD地区中低层风力增大,有利于GD沙尘的垂直抬升.因此,在强西风急流的作用下,GD沙尘容易进行远距离输送,是东亚地区最主要的沙尘贡献区域.春、夏季节GD沙尘传输量分别约占起沙量的35%和31%.TD在东亚地区的起沙能力最强,春季起沙通量为70.54Tg a^(-1),占东亚地区起沙的42%.然而,TD地区身处盆地、三面环山,且近地面多以东风为主,沙漠上空风速较小,因此TD地区不利于沙尘传输,大量沙尘在扬起后又重新沉降到地表(总沉降量约为40gm^(-2)).只有当TD沙尘抬升到4km以上才能进入西风带开始远距离输送,对整个东亚地区沙尘的贡献相对较小,春、夏季节TD沙尘传输量分别约占起沙量的25%和23%.

中国北方一次沙尘天气过程的数值模拟

选取中国北方地区2012年4月22—24日的一次沙尘天气过程,综合分析了多种地面与卫星观测资料,并在此基础上采用WRF-Chem模式(Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry)对本次沙尘天气过程的起沙和传输进行数值模拟,并与卫星遥感、地面激光雷达等观测数据进行对比验证。结果表明:此次过程是由地面冷锋和高空短波槽共同作用引起的。WRF-Chem模式模拟结果较好再现了此次沙尘过程的时空分布特征,与地面观测的沙尘天气发生地点基本一致。沙尘天气发生前后,地面观测站各气象要素有明显变化,表现出大风、降温、正变压。WRF-Chem模式模拟的气温和湿度变化趋势与观测基本一致。地面观测得到的PM10质量浓度与消光系数在沙尘过程期间均上升达到高值,模拟能够很好地反映PM10质量浓度的整体变化趋势,但峰值低于观测结果。采用HYSPLIT模式进行后向轨迹模拟,进一步表明本次沙尘过程的源地主要为塔克拉玛干沙漠与古尔班通古特沙漠。前向轨迹模拟结果表明沙尘传输路径自新疆起始,途经内蒙古、甘肃、宁夏、陕西。