近年来强沙尘暴天气气候特征的分析研究

2000～2002年春季(3～5月)中国北方有12次强沙尘暴天气过程发生,其中11次与蒙古气旋有关.作者从干旱气候背景、环流状况、沙尘源、沙尘路径及天气系统等方面进行了分析,并集中对引发强沙尘暴的蒙古气旋进行了诊断分析.结果表明:在这3年中,春季我国北方强沙尘暴天气主要与蒙古气旋的发展移动有关,气旋冷锋后的大风是强沙尘暴天气发生的主要动力因子;蒙古国南部、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙地是强沙尘暴过程的主要沙尘源地;影响我国的强沙尘暴的沙尘路径至少可分为3种类型,即偏西路径、西北路径和南疆盆地型,以西北路径居多;我国北方春季的连续干旱、气温偏高及冷空气活跃是强沙尘暴天气形成的重要气候背景.     

2005年我国沙尘天气的若干特征分析

2005年我国共出现了11次沙尘天气过程,其中沙尘暴4次、强沙尘暴1次,是沙尘天气频次明显偏少、强度明显偏弱、影响范围明显偏小的一年.春季(3～5月)的沙尘天气过程明显少于近6年的平均值,沙尘暴和强沙尘暴过程远少于2000、2001和2002年,该季累计出现的沙尘天气、沙尘暴总站日数较2000～2005年同期平均水平偏少4～7成,创近6年的最低值.分析表明,2004/2005年冬季我国北方地区雨雪偏多,地表积雪偏多,土壤表层湿度偏大,是导致2005年沙尘天气明显偏少、强度偏弱的主要原因.此外,冬末春初北方气温偏低,土壤解冻晚,延迟了沙尘天气的发生,造成早春沙尘天气显著偏少,沙尘多发期偏晚.     

2006年春季呼和浩特地区沙尘天气特征及成因分析

利用地面气象月报表资料,分析了2006年春季（3—5月）呼和浩特地区沙尘天气的时空分布特征。结果表明：呼和浩特地区共出现了12次沙尘天气过程,其中强沙尘暴过程3次;武川、清水河是两个沙尘暴多发中心;2006年春季呼和浩特市沙尘天气比历年同期平均值（1971-2005年同期沙尘平均次数为16次）偏少,但比2003、2004、2005年明显偏多。分析沙尘天气成因是前期降水偏少、气温偏高,大大降低了浅层土壤墒情,地表干燥,3—4月冷空气和蒙古气旋活动频繁,造成呼和浩特市沙尘天气接连不断。5月3次较大范围降水有效地抑制了沙尘天气的形成。     

2006年春季沙尘天气异常的气候背景分析及趋势预测检验

作者概述了2006年春季我国北方地区沙尘天气异常的观测特征.与2000～2005年同期相比,2006年春季,我国北方地区沙尘天气过程相对频繁,强度偏强.首先,利用NCEP再分析资料及台站观测资料,对可能影响2006年春季我国沙尘天气异常的气候背景进行了分析,结果表明:2006年春季北方地区冷空气势力较常年强,冷空气活动较频繁,这是造成2006年春季我国沙尘天气多于前几年的动力原因.此外,春季我国西北及内蒙古的沙源地区降水偏少,干旱少雨,加之春季气温偏高,在一定程度上也有利于沙尘天气的形成.利用IAP 年度数值气候预测系统对2006、2007年春季我国沙尘天气趋势的气候背景进行了预测,检验了系统对2006年沙尘趋势的预测能力,并对2007年春季沙尘天气趋势进行了展望.结果表明:预测系统较好地预测出2006年我国北方地区春季降水偏少、土壤偏干的状况,但对风场的预测与实况有一定的差距,由预测的气候距平结果推断2006年春季我国北方沙尘次数正常略偏少,与实况相反;对2007年春季的预测结果表明,2007年春季我国北方,特别是西北及内蒙古沙源地区土壤湿度偏湿,冷空气活动势力偏弱,不利于沙尘天气的形成,由此预测2007年春季我国北方沙尘趋势与常年相比略偏弱.     

2003年春季我国沙尘天气异常偏少的成因分析

将2003年春季我国的沙尘天气与2000～2002年以及1961年以来的同期状况进行比较,分析了2003年春季我国沙尘天气异常偏少的特点.结果表明:2003年春季我国沙尘天气的频次、强度及影响范围是近4年来最少、最弱、最小的;沙尘多发期也是近4年来出现最晚且持续时间最短的;2003年的沙尘天气仅多于1997年,是1961年以来的次低值.此外,从沙尘天气的动力条件和物质条件入手,探讨了2003年春季我国沙尘天气异常偏少的形成原因,指出:影响我国的冷空气势力偏弱、路径偏西、气旋偏少,同时北方地区(特别是主要沙尘多发区)降水明显偏多、干土层偏少、内蒙古中西部地区持续积雪等因素,共同造成了沙尘天气显著偏少、偏弱.     

2021年和2022年春季中国北方地区沙尘气象因素和沙源地条件异同

2021年春季中国北方地区共出现了4次沙尘暴或强沙尘暴,2022年同期仅出现1次沙尘暴。基于2015—2022年空气质量和多源气象数据,利用Lamb-Jenkinson分型法与Mann-Whitney U检验法开展了2021年和2022年春季沙尘源地条件和气象因素异同分析,得到以下结论:中国北方沙尘天气多发型分为NW-N型(气旋型)和E-NE型(高压型),NW-N型造成的PM₁₀极值更高、高浓度范围更广。气象因素而言,2022年春季有利于沙尘的天气型活动更频繁,与2021年春季沙尘日PM₁₀浓度差异主要集中在NW-N型,两段时期NW-N型活动频数、气旋强度接近,有利于沙尘天气的动力抬升条件接近。从沙源地条件而言,2021年前冬蒙古沙源地土壤温度“前冷后暖”导致融雪等水量峰值早至,加之大面积降水负距平且3月蒙古沙源地气旋偏强,干燥、稀松的沙源致使春季沙尘多发;2022年前冬蒙古沙源地土壤气温“前暖后冷”导致融雪期等水量、土壤含水量峰值晚至,深厚湿润的土壤条件不利于起沙。故蒙古沙源地条件差异是两个时期沙尘差异显著的主要原因。     

一次快速发展气旋导致的沙尘暴天气过程的初步分析

文章概述了我国北方地区春季沙尘天气的特征,并对影响沙尘暴的天气气候背景、单站地面气象要素、环流形势、冷空气的强度及影响路径、沙尘暴的起沙源地、影响时间和范围等进行了分析。结果表明:此过程是蒙古气旋强烈发展所致。巴丹吉林沙漠和浑善达克沙地是沙尘暴的主要沙尘源区;蒙古气旋的爆发性发展和冷锋后大风是起沙的主要动力;在高空急流出口区左侧,气流辐散强迫形成干对流上升气流,该上升气流与湍流输送是沙尘向高空输送的动力机制。     

2002年春季我国沙尘天气特征及成因分析

利用逐日8个时次地面天气图资料，分析了2002年春季(3～5月)全国沙尘天气的时空分布特征。结果表明：2002年春季我国出现了12次沙尘天气过程，其中强沙尘暴过程有4次；北方地区有3个沙尘暴多发中心；与过去45年相比，北方大部地区的沙尘天气较同期偏少，但浑善达克沙地周边地区却明显偏多。另外，沙尘天气还具有早春多于晚春、高频期集中、影响范围广、强度强等明显特点。进一步分析表明，前期我国北方持续气温偏高降水偏少，大大降低了浅层土壤墒情，地表干燥，3月及4月上中旬，冷空气又频繁影响我国，从而导致沙尘天气接连不断爆发，4月下旬以后，我国北方几次较明显的降水过程很好地抑制了沙尘天气的形成。     

2004年春季沙尘天气分析

利用全国673个站每日8个时次的地面天气报告资料和T213模式产品,分析了2004年春季我国沙尘天气的主要特点,并初步揭示了其成因。结果表明:2004年春季我国北方共出现了15次明显的沙尘天气过程,其中3月相对偏多,4月却明显偏少;沙尘天气过程的强度大多偏弱。原因在于2~4月上中旬我国北方主要沙尘源区气温持续偏高,降水偏少,地表疏松,沙尘天气所必需的物质条件充足;同时,3月冷空气频繁影响我国北方,沙尘天气相对较多,但由于大部分冷空气势力不强,影响时间短,所引发的沙尘天气过程较弱。4月上中旬,影响我国北方的冷空气势力明显偏弱,激发沙尘天气的动力条件不足,因而沙尘天气显著偏少。     

冷锋型和蒙古气旋型沙尘暴过程若干统计特征的对比分析

利用气象观测资料对2001-2010年共184次影响我国北方冷锋型和蒙古气旋型沙尘暴过程进行了对比分析.结果表明,近10年我国沙尘天气呈波动减少趋势,2001年最多,之后逐渐减少,2010年又略有增加趋势;冷锋型沙尘天气过程次数多于蒙古气旋型,分别占总次数的60％和40％,与1957-1996年相关研究相比,近10年蒙古气旋型沙尘天气过程有明显的增多趋势;两类过程基本上持续1～3天,其中,蒙古气旋型平均持续1.68天,略长于冷锋型(1.54天);表征冷锋强度的地面冷高压最大强度出现在1月,而蒙古气旋中心气压最低出现在4月;两类天气系统导致的沙尘天气过程中,绝大部分为沙尘暴过程,且分别占总次数的75％和92％,黑风暴分别占9％和19％,表明蒙古气旋型沙尘天气过程更强;两类过程中,最大风速基本在12～20m· s-1之间(占80％),且蒙古气旋型的最大风速波动小于冷锋型;冷锋型多向东和东南方向移动,且以西北-东南向为主,影响新疆、西北、华北及华东地区,蒙古气旋型则向东、东偏南和东偏北方向移动,且以向东移动为主,主要影响西北、华北及东北地区,影响范围小于冷锋型.     

2002年我国沙尘暴天气特征分析

利用逐日8个时次地面天气报告资料，分析了2002年全国沙尘暴的时空分布特征。结果表明：2002年出现的12次沙尘暴过程以3月18～22日的强沙尘暴过程影响范围最广、强度最强；我国北方地区浑善达克沙地及其周边地区的沙尘暴日数最多。另外，2002年我国沙尘暴高频期集中、早春多于晚春。主要原因是前期北方持续气温偏高、降水偏少，3—4月上中旬影响我国的冷空气十分频繁且强度较强，4月下旬—5月上旬我国北方地区出现了几次较大范围降水，5月中下旬影响我国的冷空气势力较弱且位置偏东。     

春季沙尘天气对内蒙古相关城市颗粒物污染影响研究

沙尘天气是造成我国北方春季区域性沙尘型重污染的主要原因,然而目前对此研究并不多见。因此,本文利用中国环保网2014年1月1日-2016年12月31日内蒙古11个城市环境监测站的颗粒物浓度的逐日和逐时资料,首先分析近3年该地区颗粒物污染浓度的年变化特征,然后对比这3年沙尘天气发生的次数及时段,探究颗粒物污染的年变化特征及其与沙尘天气之关系。统计结果表明,近3年春季内蒙古沙尘天气的发生次数是逐年增加的,中西部是沙尘天气频发区,与之相对应,西部颗粒物浓度的年变化高于东部,且造成内蒙古主要城市PM10浓度春季出现全年的最高值,表明沙尘天气频繁发生对当地粗颗粒物污染有显著的影响。对比内蒙古全年3个时间段的PM10浓度值,其排序是：春季沙尘期间＞春季非沙尘期间＞其他季节;即春季沙尘期间PM10浓度比非沙尘期间高69%,比其他季节高101%。有所不同的是,3个时间段平均PM2.5浓度排序则为：春季沙尘期间＞其他季节＞春季非沙尘期间;春季沙尘期间PM2.5的平均浓度比其他季节高16%,比春季非沙尘期间高29%;可见,春季沙尘天气对相关城市PM10浓度的影响明显大于对PM2.5浓度的影响。最后对内蒙古地区典型沙尘暴和扬沙个例进行细致研究, 发现沙尘暴个例中PM10浓度的增加倍数在2.3~15.1之间,而扬沙过程PM10浓度的增加倍数在0.8~5.6之间,两者相比可看出,沙尘暴过程对颗粒物污染的影响显著大于扬沙过程。     

内蒙古东部春季三类沙尘天气气溶胶散射系数及其与PM10、能见度相关性分析

利用内蒙古东胜、锡林浩特两站2004~2006年春季（3~5月）积分浊度计的观测资料,结合同期PM10质量浓度、大气能见度等资料,分析了背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴等不同强度沙尘天气气溶胶散射系数的分布特征,讨论了不同强度沙尘天气过程中散射系数、PM10、能见度的日变化规律,以及不同强度沙尘天气过程中散射系数与PM10质量浓度、散射系数与能见度的相关关系。结果表明:散射系数能够很好地反映沙尘天气强度;随沙尘天气强度增强,散射系数日变化从双峰型向单峰型转变;沙尘天气强度较弱时,PM10与散射系数的日变化不相似,强沙尘暴过程中PM10与散射系数的日变化有一定的相似性;能见度与散射系数日变化趋势相反;散射系数与PM10质量浓度呈正相关性,沙尘天气越强,相关性越好,背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴相关系数分别为0.201、0.809、0.898和0.953;散射系数与能见度有指数相关关系,随沙尘天气强度增强二者相关性逐渐增强,背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴相关系数分别为-0.773、-0.870、-0.918和-0.940。     

北京沙尘天气与源地积雪变化的关系

主要分析了北京沙尘天气变化规律及沙尘源区积雪变化与北京沙尘日数的关系,并探讨源区积雪变化影响北京沙尘天气的机制.研究表明55年来北京沙尘日数基本呈减少趋势,但1998～2000年又有所增加,沙尘暴日数也在减少,近10年北京没有出现强沙尘暴天气.而沙尘源区积雪深度和积雪面积与北京沙尘存在明显的负相关关系.冬季源区积雪减少(增加),很可能导致春季沙尘日数增加(减少),作者认为冬季积雪变化引起的土壤含水量变化是影响春季北京沙尘天气的原因之一.     

贺兰山地区春季沙尘气溶胶质量浓度的观测分析

通过对贺兰山地区大气背景、浮尘、扬沙和沙尘暴天气的采样，得到在不同天气条件下的气溶胶质量浓度，而且在它们之间存在一定的倍数关系。由Anderson和KB－120E采样器得到的总浓度是有差异的。     

西北地区沙尘暴天气监测预警服务业务系统

西北地区沙尘暴天气监测预警服务业务系统由沙尘天气资料库、沙尘天气监测、沙尘天气预报和沙尘天气服务4个子系统构成,是一个具有较好物理基础、较强监测预报服务能力、较高自动化程度并具有西北区域沙尘暴气候特色的综合业务系统,业务试运行期间,在2003、2004年春季几次沙尘暴天气的预报服务中发挥了重大作用,并取得了良好的社会经济效益。该系统为西部大开发气象服务提供了有力的技术保障,为西部地区环境保护和环境监测奠定了基础。     

沙尘天气产生的气候背景及物理机制

沙尘天气发生频率、强度与大风、干旱过程、异常大气环流的气候背景以及人为因素有关。它的物理过程是地表上升气流把疏松地表尘粒带入空中,并且在一定层结条件下形成和加强的。利用1958~2000年内蒙古中西部70个测站的沙尘暴观测资料,对沙尘暴的地理分布、时间分布特征进行了统计分析。结果表明:内蒙古中西部有三个强沙尘暴多发中心,沙尘暴年代际变化和年际变化较明显,且沙尘暴集中出现在春季的3~5月份。     

北京风沙天气的气溶胶特征

利用常规气象观测资料、卫星云图以及1988、1990、1992、1993、1995、2000年等年北京风沙天气期间所采集的气溶胶样品的分析结果,研究了北京的风沙天气分布特征,风沙期间大气污染状况,产生风沙天气的主要原因及沙尘的来源等.初步得出北京的风沙天气主要出现在春季,是造成春季大气污染的重要原因之一;北京春季风沙天气是由沙尘暴、浮尘和扬沙造成,但以扬尘引起的频率为最高,占71.4%;风沙期间大气气溶胶与无风沙时气溶胶的物理化学特征有明显的差异;大气气溶胶的物理化学特征显示出,风沙期间的大气气溶胶主要来源于自然源,以局地尘源为主,人为排放的气溶胶作用相对减弱.     

蒙古气旋爆发性发展导致的强沙尘暴个例研究

对2001年4月6～7日发生在中国北方的一次强沙尘暴过程,从沙尘源、干旱气候背景、天气系统及起沙和扬沙的动力机制进行了初步研究,揭示了强沙尘暴与蒙古气旋和高空急流活动的关系.得出:位于内蒙古西部的巴丹吉林沙漠和中部的浑善达克沙地,是沙尘暴的主要沙尘源区;持续两年的干旱是强沙尘暴形成的气候背景;蒙古气旋的爆发性发展和冷锋后大风是起沙的主要动力;湍流输送和高空急流出口区左侧气流辐散强迫形成的干对流上升气流是沙尘向高空输送的动力机制等结论.作者认为强沙尘暴是挟带大量沙尘的强干对流风暴.