塔克拉玛干沙漠腹地晴天与沙尘暴天气大气边界层对比分析

根据2017、2019年7月塔克拉玛干沙漠腹地GPS探空和地面观测数据,利用位温廓线法等方法,对比分析了沙漠腹地夏季晴天和沙尘暴天气大气边界层结构变化特征。结果表明:晴天和沙尘暴天气大气边界层结构特征显著不同。晴天大气边界层各气象要素垂直分布较为均一,白天对流边界层深厚,高度接近5 km,夜间稳定边界层一般在500 m左右。沙尘暴天气边界层内位温和比湿垂直变化较小,风速较大,可达24.0 m/s,其白天对流边界层在1.5 km左右,夜间稳定边界层在1 km左右。晴天辐射强烈,地表升温迅速,湍流旺盛,是形成晴天深厚对流边界层的主要因素。大尺度天气系统冷平流的动力条件,以及云和沙尘减弱了到达地表的辐射强度是形成沙尘暴天气独特的大气边界层结构的主要因素。

沙尘暴天气下云的飞机观测研究

沙尘暴天气下云的飞机观测极其缺乏,为了研究亚洲中蒙地区沙尘气溶胶对云的影响,利用北京地区云的综合外场观测试验数据,分析2009年4月24日由蒙古气旋和冷锋造成的强沙尘暴天气下云的观测个例,对比分析沙尘云和清洁云垂直观测。结果表明:从亚洲中蒙地区输送的沙尘气溶胶是华北区域重要的冰核来源,可被垂直输送至云顶以上3200 m高度,并通过改变冰晶形成过程影响云顶温度(-6~-3℃)较高的积云性层积云微物理结构。在相同温度下,沙尘云中冰晶平均数浓度较清洁云增加近10倍,液态水含量减少约1倍,云中形成大量小冰晶粒子,凇附过程受到抑制,降水粒子平均数浓度较清洁云中明显减少10倍以上,无论云滴、冰雪晶还是降水粒子谱宽均较清洁云明显变窄,并最终减弱降水,对华北区域的天气和气候产生重要影响。

河西走廊东部西北气流型沙尘暴的大气物理特征

利用2006-2022年河西走廊东部常规高空地面观测资料、民勤探空站8时和20时间隔50 m高空加密观测资料,分析冬季和春季西北气流型沙尘暴气象要素时间、垂直结构变化及大气层结特征。结果表明:(1)研究区西北气流型沙尘暴出现在地气温度和温差最大、相对湿度最小、地面气压和风速陡增时,春季,沙尘暴发生时,风速大、地表干且近地层热力对流最强。(2)垂直结构特征是早干晚湿、风速随高度递增,风向先顺转后逆转,低层暖高层冷;春季低层气温较高,垂直温度梯度增幅大,温度露点差大,冷暖空气强度强且交汇高度较低(1 km附近),层结不稳定,易发生沙尘暴。(3)春季8时和冬季20时位温随不稳定层结高度变化梯度较大,即沙尘暴春季出现早于冬季。春季20时和冬季8时不稳定高度厚而低,因而春季下午到夜间和冬季中午沙尘暴较强。(4)500 hPa冷平流中心强度(≥-34℃)和西北急流(≥26 m/s)越强,对应700 hPa河西风速>20 m/s及低层暖区范围越大,沙尘暴强度越强,持续时间越长。

内蒙古中西部一次冬季沙尘暴焓通量特征分析

2022年12月11日至12日内蒙古中西部地区出现沙尘暴天气,此次沙尘暴天气持续时间较短,但沙尘暴范围较大,本文利用地面常规观测资料,研究沙尘暴焓通量变化特征.结果表明:焓通量在-201.79~109.15 w/m~2,从数值看总体随着时间逐渐增加,绝对值呈“V”型结构。相对于地表,沙尘暴的10min焓的最大增加量是最大减少量的2倍。当H_(E)<0时,焓通量对沙尘暴呈正反馈作用;当H_(E)>0时焓通量对沙尘暴呈负反馈作用,当H_(E)=0时,2m沙尘暴的焓等于地表的焓,2m沙尘暴与地表之间不进行能量传递。焓通量的绝对值与沙尘暴的能见度呈正相关,焓通量越大沙尘暴能见度越大。希拉穆仁通过0.05显著性检验,置信度可达95%。包头通过0.01显著性检验,置信度可达99%。

陆面与大气边界层热力作用对河西走廊冷锋型沙尘暴的影响

热力作用对河西走廊沙尘源地的起沙过程和沙尘垂直输送具有重要影响,是该地区沙尘暴预报需要考虑的关键因子。为了揭示热力作用对河西走廊冷锋型沙尘暴强度的影响,本文利用ERA5逐时再分析资料和常规气象观测资料,针对发生在河西走廊春季不同强度冷锋型沙尘暴过程,在有利的大气环流形势背景分析基础上,重点诊断分析了边界层气温、锋生函数和地表热通量等热力机制的异同。结果表明:(1)区域冷锋型沙尘暴强度除受高低空风速影响外,其高空到地面冷暖空气强度和位置,地面热低压中心强度及冷锋过境时间等起着重要作用;(2)午后地表感热通量及其09:00-14:00(北京时)感热通量增幅越大,沙尘暴强度越强,一般、强和特强沙尘暴区感热通量最大值(增幅)分别为367(307)W·m^(-2)、417(360)W·m^(-2)和460(380)W·m^(-2);(3)沙尘暴强度随边界层1.5 km以下爆发前一天增温和爆发前后一天升(降)温差增大而增强,一般、强和特强沙尘暴升温(升降温差)分别为2.9(-16.5)℃、4.9(-17.0)℃和7.9(-22.8)℃;(4)锋生强度越强或者锋生高度越高,沙尘暴越强,一般、强和特强沙尘暴锋生强度分别为208×10^(-10)、477×10^(-10)和588×10^(-10) K·m^(-1)·s^(-1),锋生高度分别为767、686和450 hPa。本文研究结果对河西走廊沙尘暴发生发展的陆面热力特征有一定科学认识,为有效提高沙尘暴预报预警准确率提供新的思路和技术方法。

绿洲对消减下风向沙尘暴的生态服务价值——以景电灌区绿洲农田及防护林为例

沙尘暴是中国西北广大沙区农业生产的主要自然灾害之一。为揭示绿洲农田及防护林消减下风向沙尘暴的生态功能即生态服务价值,以甘肃景泰川灌区为例,运用距离余弦公式分析了绿洲生态要素对消减下风向地区沙尘暴的生态服务价值。结果表明,农田、防护林、草地和湿地、渠道在灌区内部的生态服务总价值为62253.0×10^(4)元,在下风向200 km范围内,绿洲农田、防护林、草地和湿地消减下风向区域沙尘暴的生态服务价值仅为各生态要素在灌区内防风固沙内部生态服务价值的16.1%。因沙尘暴的传输特征,农田防护林防御沙尘暴的生态服务价值的传递距离远大于下风向防风和保护地表风蚀的距离;距离余弦公式可较好地表达绿洲农田防护林消减下风向地区沙尘暴的生态服务价值,随着距离的增大和与主风向夹角的增大,消减下风向沙尘暴的生态服务价值逐渐减小。沙尘暴的边界模糊,下风向区域的最大距离是有待进一步探讨的问题。

阿克苏机场翻山型沙尘暴天气气象要素特征分析研究

本文对阿克苏机场2016~2020年间翻山型沙尘暴天气的气象要素特征进行分析。结果表明,造成阿克苏机场的翻山型沙尘暴天气的风速一般要均风超过8 m/s,且以偏西风260˚~310˚为主;翻山型沙尘暴天气开始和消散相对速度,主导能见度呈陡崖式变化。且风速和主导能见度呈现明显的负相关;翻山型沙尘暴天气过程中风、压、湿的变化密切相关,对大风沙尘暴开始时间的预报具有很好的指示意义。

2021年3月中旬锡林郭勒盟沙尘暴天气过程分析

2021-03-14—15内蒙古锡林郭勒盟地区出现一次区域性的沙尘暴天气现象。选用常规气象观测资料、自动站资料等重点从地面气象要素演变、环流特征、物理量场等多个角度探析了此次沙尘暴天气成因。结果表明,蒙古气旋与冷锋是此次沙尘暴天气的主要影响系统,且表现出强度大、降温幅度大、风速大、影响范围广、危害严重等特点;地面加热形成的深厚混合层为此次沙尘暴过程的主要层结特征,同时也为沙尘暴天气创造了有利的层结条件。在沙尘暴发生时,除了锡林郭勒盟西北地区外,南部地区也出现了强烈的沙尘暴天气现象,由于2021-03-01白天锡林郭勒盟地区地面温度持续较高,暖中心出现在南部地区,由此形成深厚的混合层。冷锋过境引发深厚的干对流,最终引发了强烈的沙尘暴天气现象。

下击暴流引发局地强沙尘暴天气过程的诊断分析

利用地面、高空气象观测资料和雷达、探空等多源气象观测资料,对内蒙古巴彦淖尔市一次雷暴大风引发局地强沙尘暴天气过程进行诊断分析。研究结果显示:“上冷下暖”的大气层结及低层系统性辐合上升运动为此次沙尘暴天气的发生提供了不稳定能量和动力条件;中层湿、高层与低层干的“X”形大气层结构易产生雷暴大风天气,同时有利于下击暴流的出现,也是此次出现沙尘暴天气的原因;反映下击暴流形成的雷暴高压和地面冷池的强弱变化的1 h正变压和负变温变化,也可作为判别地面大风沙尘强弱的判别依据;雷达图上的速度模糊、阵风锋可直接预报雷暴大风天气,同时风廓线图出现平均风速从1 000 m下降到600 m时的迅速增大,也可作为地面大风的判别指标。

拐子湖沙尘暴气候特征分析及防灾减灾对策

文章利用拐子湖气象站1991-2021年沙尘暴气象观测资料,选用线性趋势分析法,对该地沙尘暴天气变化规律进行分析。结果表明:近31年拐子湖年沙尘暴日数整体以下降趋势为主,气候变化倾向率为-3.524d/10a,下降趋势极为显著;拐子湖年内沙尘暴日数主要出现在每年的3-7月,平均每月的沙尘暴日数几乎都在1.5d以上,尤以4-6月最为集中,这种春夏频繁型的分布特点与拐子湖的气候特点、地理位置及地面状况密切相关。

基于PWV差值方法分析沙尘暴期间GNSSPWV与大气颗粒物相关性

针对2021年3月15日中国北方发生的沙尘暴事件,提出了一种基于大气可降水量差值的方法,旨在探究GNSS站点反演的大气可降水量与大气颗粒物浓度之间的相关性.选取了位于宁夏中卫(NXZW)、北京房山(BJFS)和吉林长春(CHAN)的3个GNSS站点及附近的大气颗粒物浓度数据进行分析.结果显示,在非沙尘暴条件下,GNSS解算的大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)精度表现良好,其与ERA5模型的PWV的差值均值和标准差均约在2 mm,证明了解算结果的可靠性.沙尘暴发生前,各站点PWV与大气颗粒物浓度的相关性均低于20%,表现出较弱的相关性.在沙尘暴期间,该相关性显著提高,尤其在BJFS和CHAN站点,PWV与大气颗粒物浓度的相关性超过60%.相位滞后消除后,NXZW站点的相关性更是达到70.25%.进一步分析还发现,沙尘暴发生时,PWV差值与大气颗粒物浓度的相关性也显著提高,其中BJFS和CHAN站点的相关性超过70%.综合分析表明,沙尘暴发生时,PWV差值与大气颗粒物浓度的相关性进一步增高,这表明大气颗粒物对PWV差值的贡献比对PWV本身的贡献显著增加,从而说明了PWV差值方法在大气颗粒物浓度监测方面的潜在应用价值.因此,本研究提供了一种新的研究思路和方法,为大气颗粒物浓度和气象条件之间复杂交互关系的进一步研究奠定了基础.

2022年5月中旬和田地区一次沙尘暴天气过程分析

主要采取自动气象站观测资料、NCEP全球分析资料等相关资料,对2022年5月中旬和田地区一次沙尘暴天气过程进行分析。结果表明:(1)此次和田地区沙尘暴天气的影响系统为冷锋及蒙古气旋。和田地区沙尘暴出现时,我国东北地区及北方边界地带分布着低压槽,且逐渐朝东部发展,在新疆南部和田地区一带出现明显的冷平流。高空西风急流增强,风力强劲,导致新疆南部塔里木盆地区域存在显著的向上气流,这是此次强沙尘暴天气产生的重要原因。(2)在此次沙尘暴天气发生期间,和田地区主要受热温低压场控制,在西风及南疆盆地地形的作用下,污染物不易扩散,沙尘气团此处停留时间很长,导致此次沙尘暴天气持续发生。(3)此次沙尘天气主要发生于高空急流右侧,高空急流的存在促使高空动量下传,为沙尘天气的发生提供了良好的条件。沙尘暴天气发生期间,地面冷高压逐渐移入塔里木盆地南部的和田地区,该区域对流层中下层都属于明显的冷平流。(4)在此处沙尘暴天气期间,沙尘大体上源于塔克拉玛干沙漠及与我国相近的中亚国家。

沙尘暴防护知识

沙尘天气会造成空气质量下降,严重影响人们日常生活,对各行各业也会造成一定影响。沙尘天气来临时,应及时采取相关防护措施,降低沙尘天气带来的影响。农业沙尘暴来临时,首要防范大风影响设施农业内的电路电线,谨防引发火灾,其次农业设施应及时关小关闭风口,关严固定好出入口,避免大风灌入,出现大棚“放风筝”问题。

沙尘暴的利与弊

沙尘暴是指在强风作用下,地面沙尘被卷起并在空中飞舞的天气现象。沙尘暴通常发生在干旱、半干旱地区,特别是在沙漠和沙质土壤地区。沙尘暴不仅会对环境造成严重影响,还会对人们的健康和生活造成威胁。形成的原因自然条件一是地面上的沙尘物质。它是形成沙尘暴的物质基础。二是大风。这是沙尘暴形成的动力基础,也是沙尘暴能够长距离输送的动力保证。三是不稳定的空气状态。这是重要的局地热力条件。沙尘暴多发生于午后、傍晚这说明了局地热力条件的重要性。

防治沙尘暴灾害推动绿色发展

7月12日是“国际防治沙尘暴日”。记者从“国际防治沙尘暴日”研讨会上获悉,近20年来,我国春季沙尘天气总体上呈现次数减少、强度减弱的趋势。由1981—2010年均值17次减少到近10年均值9.2次。“国际防治沙尘暴日”是联合国大会2023年6月8日通过决议确定设立的,旨在提高世界各国人民对沙尘暴灾害和防治荒漠化重要性的认识,唤起人们应对沙尘暴灾害和防治荒漠化的责任心和紧迫感。沙尘暴是不可抗拒的自然现象。针对产生沙尘的三个因素——沙尘源、强风力和不稳定的大气环流,人类目前能作用的主要发力点在于沙尘源治理。在沙尘源区和路径区种树种草、建设防护林,可以增加地表植被,防治土地沙化,减少沙源面积,对于减缓沙尘暴发生频次和强度、降低灾害损失具有重要作用。

未来的沙尘暴,减弱还是更强

作为一种灾害性天气现象,沙尘暴天气造成每年全球约20亿吨沙尘排放到大气中。全球变暖对沙尘暴有何影响?未来沙尘暴又有何种变化趋势?近期,国家气候中心研究员赵宗慈等发表了题为《全球变暖与沙尘暴》的研究综述,介绍了观测到的沙尘暴变化特征及未来在全球变暖的背景下沙尘暴变化的预估与展望。

触发2023年春季中国北方沙尘暴的沙源累积和天气扰动机制

2023年3—4月,我国共出现10次沙尘天气过程,其中3月19—24日和4月9—13日的沙尘过程分别达到强沙尘暴和沙尘暴等级,给人群健康、生态环境和交通运输带来了严重不利影响。后冬至前春的欧亚大气环流异常呈纬向带状分布,导致沙源地的地表气温以及土壤温度持续偏暖、降水整体偏少、蒸散发效应显著。疏松的沙源为春季沙尘天气提供了丰富的物质基础。触发3月19—24日和4月9—13日沙尘暴过程的天气扰动系统都是蒙古气旋,但两次蒙古气旋及其与后部冷高压的配置存在差异,这也直接造成两次沙尘暴过程在强度、路径和持续时间上的差别。此外,本文也从气候累积效应和天气扰动机制两个方面分析了沙尘事件的研究重点,并侧重讨论了开展沙尘次季节-季节以及年代际预测的必要性和关键点。

沙尘暴天气对河西走廊地区居民冠心病的影响

目的观察并分析沙尘暴天气对河西走廊地区居民冠心病的影响。方法从甘肃省气象局获取河西走廊地区(敦煌市、酒泉市、张掖市、金昌市、武威市)2016年1月1日至2020年12月31日沙尘暴天气数据,选择5个市长住居民1182例为暴露组。选择甘肃省少沙尘暴地区(天水市与陇南市)长住居民1265例为对照组,同时获取同期气象数据,对照组与暴露组相关因素匹配。对研究对象进行5年定期随访及检查,收集诊断为冠心病的门、急诊和住院病例资料;检测C反应蛋白(CRP)、白介素-1(IL-1)、白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和巨噬细胞炎症蛋白-2(MIP-2)等实验室指标;进行常规心电图及超声心动图检查等。结果2016年1月至2020年12月暴露组所在地区沙尘暴发作次数高于对照组所在地区(χ^(2)=6.632,P<0.05)。暴露组冠心病发病人数、门诊人次、住院人次及不稳定型心绞痛比例均高于对照组(χ^(2)=4.436、5.733、5.479、6.842,P<0.05)。暴露组CRP、IL-1、TNF-α、MIP-2水平高于对照组(t=8.340、6.787、5.369、4.734,P<0.05)。心电图检查结果显示暴露组合并心肌缺血或梗死改变及心律失常比例高于对照组(χ^(2)=4.688、5.634,P<0.05),超声心动图检查结果显示暴露组合并心腔扩大、左心室射血分数<50%比例高于对照组(χ^(2)=4.365、3.987,P<0.05)。结论河西走廊地区(敦煌市、酒泉市、张掖市、金昌市、武威市)居民心脏结构及功能的改变大于甘肃省少沙尘暴地区(天水市与陇南市)居民,推测沙尘暴天气可诱发并促进冠心病的发病和进展,当地人群需最大可能减少个人暴露,同时加强沙尘暴治理。

沙尘暴、雷暴天气与气传花粉导致过敏性鼻炎相关性研究

目的探讨石嘴山地区沙尘暴、雷暴天气与过敏性鼻炎相关性。方法结合当地特点分析在沙尘暴、雷暴天气下,过敏性鼻炎的发病、就诊情况,并分析其相关性。结果在花粉浓度较低时(0~100粒/千平方毫米),沙尘暴天气与非沙尘暴天气下过敏性鼻炎发生率比较差异无统计学意义(P>0.05);在花粉浓度较高时(101~200粒/千平方毫米),沙尘暴天气与非沙尘暴天气下过敏性鼻炎发生率比较差异具有统计学意义(P<0.05)。雷暴天气下,过敏性鼻炎与花粉浓度存在正相关性关系(r=0.343,P<0.05)。过敏性鼻炎患者发病年龄主要集中在18~50岁,患者的就诊时间与空气湿度无相关性(P>0.05)。结论沙尘暴、雷暴天气可显著影响气传花粉致过敏性鼻炎的发病率,应做好异常天气下相关人群的个体防护。

蒙古高原春季沙尘暴分布数据集(2000-2021年)

蒙古高原是亚洲沙尘暴多发源地之一,其中蒙古国的戈壁地区及内蒙古西部的沙漠地区与蒙古国和中国近年多发的沙尘暴事件有密切的关系。本研究首先基于沙尘暴相关气象观测资料和新闻事件文本资料,统计整理获得蒙古高原2000-2021年来春季发生的76次沙尘暴事件。下载对应时空区域的MODIS数据,结合云量等对数据进行筛选处理,在ENVI软件中利用MRTK插件对MODIS数据进行几何校正等预处理。构建沙尘暴探测指数DSDI,提取沙尘空间分布信息,得到蒙古高原沙尘暴分布数据集。结合ArcGIS软件随机选取验证点,结合台站记录、文本数据、图像增强、目视解译等获取验证点真值,从而完成精度评价,总体分类精度达85.24%,Kappa系数为0.7636。本数据集直观反映蒙古高原沙尘暴空间分布状况,可为蒙古高原沙尘暴灾害治理提供详实可靠的数据支持,与此同时,还可为管控蒙古高原沙尘暴灾害风险提供决策支持。