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。

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。

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.

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。

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。

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。

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。

中国北方沙尘暴研究的若干进展

为了回顾总结中国北方沙尘暴研究的现状,本文评述了近20多年来中国北方沙尘暴研究的三个主要阶段,从沙尘观测、气候学、预报、变化趋势以及防御对策等6方面简要评述了它的研究进展和问题。指出北方沙尘主要源于中国西北及蒙古地区;随沙尘天气强度逐渐加强,不同沙尘天气时地面沙尘浓度约按3倍的比率依次递增;揭示了我国北方的五大沙尘暴多发区;主要有纯冷锋型和冷锋加中系统混合型两类沙尘暴爆发环流型;近50年来的沙尘暴活动呈波动变化,这与生态环境恶化,特别是东亚大气环流的年代际变化有关;防御沙尘暴重点要抓五大多发区生态环境的治理及沙尘暴预警系统的建立。

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。

全球变暖与沙尘暴

沙尘暴是一种灾害性天气现象,全球每年大约有20亿t的沙尘排放到大气中,包括自然和人为因素造成。世界气象组织(WMO)从2017年开始每年发布《大气浮尘公报》,介绍自2016年以来每年全球沙尘变化[1-2]。全球变暖对沙尘暴的发生和变化有什么影响,是公众关心的问题,本文综述观测到的沙尘暴的变化特征和未来在全球变暖的背景下对沙尘暴变化的预估与展望。

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。

葡萄园沙尘暴灾害的防灾减灾技术

沙尘暴是沙暴和尘暴的总称,是我国北方常见的一种气象灾害,是指强风从地面卷起大量沙尘,使水平能见度小于1千米,具有突发性和持续时间较短特点的概率小、危害大的灾害性天气现象。其中沙暴是指大风把大量沙粒吹入近地层所形成的挟沙风暴,尘暴则是大风把大量尘埃及其他细颗粒物卷入高空所形成的风暴。沙尘暴特别是生长季发生的强沙尘暴灾害对葡萄生长与结果影响很大。为保证葡萄产量和品质,必须高度重视沙尘暴灾害对策,减少或避免损失,提高葡萄种植效益。

中蒙地区沙尘暴研究的若干进展

本文首先回顾了近20多年来我国沙尘暴研究的3个主要阶段,然后从沙尘观测、沙尘暴气候学、沙尘暴爆发和沙尘传输的环流型、沙尘暴活动的年代际变化和原因、以及待深入研究的问题等5方面简要评述了它的研究进展和问题.指出中蒙沙尘主要来源于中国西北及蒙古国南部和西北部地区;随沙尘天气强度逐渐加强(即从背景大气到浮尘、扬沙、沙尘暴、强及特强沙尘暴),它们的地面沙尘浓度约按3倍的比率依次递增;揭示了我国北方及蒙古国南部的七大沙尘暴多发区,沙尘暴主要出现在春季午后至傍晚间,丰富的沙源,强风和不稳定的大气层结是形成沙尘暴的3个主要因子;中蒙地区沙尘暴爆发的环流主要有低压冷锋型和低压、冷锋加中尺度系统的强对流型两类,前者占绝大多数,后者是极少数,但为沙尘暴爆发短期预报的难点,沙尘的传输主要决定于低空环流型;近50年来中蒙地区的沙尘暴活动呈波动变化,而且中蒙中、东及西区三区系的变化不完全相同.它们与北方风沙区生态环境恶化,特别是蒙古及日本海附近气旋频数的年代际变化有关;防御沙尘暴重点要抓上述七大多发区生态环境的治理及沙尘暴预警系统的建立,治理措施要因地制宜;要加强沙尘暴爆发和沙尘输送的数值预报和模拟研究.

京津地区沙尘暴与盐碱尘暴浅析

对于京津地区的广大百姓而言，沙尘暴是再熟悉不过，但对尘暴和盐碱尘暴，则可能甚感生疏和不解。这是由于自20世纪晚期以来．被众多专家和媒体传播得最广的沙尘暴，但在最近几年的研究中却发现不完全是沙尘暴，而是尘暴，并且还是带有极大危害的盐碱尘暴。沙尘暴和盐碱尘暴有何差别，沙漠和沙地与盐碱尘暴的尘源是否有成因上的联系．这些问题只有通过实际调查、研究，取得大量可靠的科学数据．才能做出正确的结论。

基于VOSviewer的塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究文献分析

作为中国最大和世界第二大流动沙漠,塔克拉玛干沙漠是我国主要的沙尘暴中心之一,其沙尘天气对当地及周边地区的生产生活会造成巨大影响。利用VOSviewer可视化分析工具,以中国知网(CNKI)数据库和Web of Science核心数据库中塔克拉玛干沙漠沙尘暴相关355篇文献为对象,从发文时间、作者、关键词、期刊来源与学科分布、发文机构(国家)等方面进行可视化与计量分析,进而综述了塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究的现状及发展趋势和未来展望。结果表明:塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究的中英文文献产出分为2个阶段,即1996—2005年为起步阶段,2006—2020年为稳步发展阶段;塔克拉玛干沙漠沙尘暴的成因、传输特征及发展规律、沙尘暴过程数值模拟预报研究、沙尘天气及沙漠气象等问题受到了国内外众多学者的高度关注;相关论文主要发表在《沙漠与绿洲气象》、《中国沙漠》及Journal of Geophysical Research Atmospheres等期刊,其中《沙漠与绿洲气象》为中文发文量最多的核心期刊,Journal of Geophysical Research Atmospheres为SCI发文量最高的期刊。