我国西北干旱区区域性沙尘暴特征及成因研究

利用1954-2001年131个国家基本基准气象站的逐日观测资料, 运用小波分析等统计方法分析了中国西北地区区域性沙尘暴天气过程特征及变化趋势, 并对其成因进行了初步探讨。结果表明: 1954-2001年, 中国西北地区共出现了1974次区域沙尘暴天气过程, 平均每年42次, 共出现了247次强沙尘暴天气过程, 平均每年5次。沙尘暴和强沙尘暴天气过程的地理分布比较一致, 有两个高发区: 一个位于南疆盆地; 另一个位于西北地区东部。沙尘暴天气过程主要发生在3~7月, 强沙尘暴天气过程集中发生在3~5月。近48a来区域沙尘暴和强沙尘暴天气过程都呈波动下降趋势, 且强沙尘暴天气过程比沙尘暴天气过程下降趋势更为剧烈。1956-1987年是沙尘暴和强沙尘暴天气过程的多发时期, 1988年后无论沙尘暴或强沙尘暴天气过程均大幅减少。2月的北极涛动指数对当年沙尘暴天气过程的发生多少具有预报意义。     

西北地区东部沙尘暴转型对气候和生态环境变化的响应

 利用西北地区东部近50 a较完整的沙尘暴资料序列和1981年以来NOAA/AVHRR的NDVI数据,通过量化反演关键区植被覆盖率,并结合土地详查等代用资料的校准,对西北地区东部沙尘暴转型的生态演变量化特征与基本型态及沙尘暴过程发生频次、持续时间和高发站沙尘暴启动风速的年代际演变特征进行了综合分析。结果表明:1951年以来,西北地区东部沙尘暴过程发生频次出现了由多到少的明显转型,年突变出现在1987年,春季突变出现于1986年;近50 a,该区域年NDVI指数振荡幅度较大,并在波动中略有减小,生态环境整体呈退化趋势,在此背景下,沙尘暴过程持续时间明显增加,启动风速显著降低。依据生态/气候影响分析模型,在不同生态/气候型态下,西北地区东部沙尘暴过程频次和持续时间有明显差异,气候变化对沙尘暴过程发生频次具有明显的驱动作用,而生态环境的变化对沙尘暴过程持续时间有显著的调节与控制作用。     

西北地区东部沙尘暴转型的环流演变及差异特征分析

利用西北地区东部近50 a较完整的沙尘暴资料序列,结合同期NCEP/NCAR全球月平均再分析资料,研究了西北地区东部沙尘暴过程发生频次的年际变化,重点揭示了西北地区东部沙尘暴转型(过程发生频次由多到少及由少到多)的大尺度环流演变及差异特征。结果表明:西北地区东部沙尘暴过程发生频次在20世纪80年代中期出现明显转型,减少趋势通过了0.01的信度检验,90年代末,沙尘暴频次明显增加,但未通过显著性检验;沙尘暴由多到少转型时,乌拉尔山(简称乌山)到巴尔喀什湖(简称巴湖)附近温度负距平减小,纬向风减弱,经向风明显加强,冷空气强度呈逐渐减弱趋势,贝加尔湖地区到西北地区东部的温度正距平增大,纬向风明显减弱,经向风逐渐加强;位于该区域的高压脊呈逐渐增强趋势;而沙尘暴由少到多转型时,大尺度环流场与由多到少转型相比有明显的差异。     

西北地区气溶胶的源和汇与沙尘暴研究综述

西北地区是我国沙尘暴发生次数频繁、发生强度最大的地区,近年来发生的大沙尘暴源地均位于新疆、甘肃和内蒙古的干燥沙漠或戈壁地带。由这些地区起源的沙尘既对全球气候有影响,又对全球化学物质的循环有重要意义。该地区荒漠化严重,已成为全球四大沙尘暴高发区之一的中亚沙尘暴区的重要组成部分,文中综合论述了中国西北地区沙尘气溶胶的源和汇与输运过程,概括性总结了近20多年来对西北地区沙尘暴的研究成果。     

京、津、冀区域群发性强沙尘暴分析

利用1954—2002年82个站的气象观测资料，探讨京、津、冀区域群发性强沙尘暴的认定标准，构建较完整的群发性强沙尘暴序列，并分析该地区群发性强沙尘暴的时空分布特征和气候变化趋势。近50a京、津、冀区域共出现了39例群发性强沙尘暴，河北省的冀西北高原区和石家庄、保定、衡水、沧州四市交接处饶阳一带是京、津、冀区域强沙尘暴天气的多发区。多发季节为3—5月，占全年总数的76．9％，其中4月份最多，占全年总数的51．3％。群发性强沙尘暴年代际变化呈现总体减少趋势，其发生次数、覆盖面积均是以20世纪90年代为最低值．     

北极涛动异常对西北地区东部沙尘暴频次的影响

利用西北地区东部沙尘暴日数资料、北极涛动指数资料、东亚高低空大气环流形势场资料,分析了沙尘暴日数与北极涛动的关系,进而研究了北极涛动异常年东亚大气环流分布特征,探讨了北极涛动影响西北地区东部沙尘暴的可能途径。结果表明：西北地区东部沙尘暴频次呈波动减少之势,20世纪80年代中期发生气候突变;北极涛动指数与西北地区东部沙尘暴频次显著负相关,二者年际、年代际变化都有较好的应关系,北极涛动正位相年,西北地区东部沙尘暴偏少,反之亦然。究其原因：北极涛动异常对东亚冬季风强度、东亚高低空气压场、风场分布形势有重要影响：北极涛动正位相年,东亚冬季风、蒙古高压均偏弱;500 hPa高度场上,春季西风带纬向环流占优势,极涡面积偏小,强度偏弱,贝加尔湖阻塞高压异常强盛,蒙古国及我国华北和西北地区位于贝加尔湖阻塞高压底部的暖区里,地面至高空西北风偏弱;在这种形势下,整个中高纬度冷空气势力较弱,活动次数偏少,不利于大风、寒潮天气的发生,因此沙尘暴频次也偏少。而北极涛动负位相年基本相反。     

我国沙尘暴的时空分布规律及其源地和移动路径

利用1971-1996年的地面气象记录月报和地面天气图资料，系统分析了我国沙尘暴的年际变化趋势及其时空分布规律，研究了沙尘暴的移动路径和源地，结果表明：1971-1996年，除青海、内蒙古的部分地区及北京等地外，我国各地沙尘暴发生的总次数呈现明显的下降趋势；根据沙尘暴的起源，可将发生在我国的沙尘暴天气过程分为外源型和内源型沙尘暴2类；外源型沙尘暴的移动路径主要包括北路和西路2条，其中北路沙尘暴侵我国的范围在西起新疆东部的哈密，东至内蒙古锡林郭勒盟的中蒙边境，西部沙尘暴入侵我国的范围在南疆和北疆的部分地区；我国沙尘暴源地主要集中在南疆和北疆的沙漠及其周边地区，甘肃河西走廓和内蒙古干燥沙漠及青海柴达木盆地等地。     

我国西北地区沙尘暴的概况及其防治

沙尘暴天气不仅影响到一个地区的经济和人民生命财产，还影响到一个地区的环境质量，其治理尤为重要。本文主要通过对西北地区沙尘暴发生的原因、特点以及危害的分析，提出了几个减少沙尘暴发生的防护措施。     

我国西北地区沙尘暴的概况及其防治

沙尘暴天气不仅影响到一个地区的经济和人民生命财产，还影响到一个地区的环境质量，其治理尤为重要。本文主要通过对西北地区沙尘暴发生的原因、特点以及危害的分析，提出了几个减少沙尘暴发生的防护措施。     

2000—2020年中国西北地区区域性沙尘暴特征及成因北大核心CSCD

利用地面观测资料分析了2000—2020年中国西北地区区域性沙尘暴特征,同时基于气候动力因子、温度、降水和NDVI资料,研究西北地区区域性沙尘暴成因。结果表明:2000—2020年西北地区区域性沙尘暴年总日数呈波动下降趋势,且存在两个高(低)频期。春季是区域性沙尘暴高发季,其中4月总日数最高,达47 d;相较于上旬和中旬,春季各月下旬更易出现区域性沙尘暴。新疆南部的塔里木盆地、内蒙古中西部和甘肃河西是西北地区区域性沙尘暴高发区,总日数均在10 d以上,其余大部分地方总日数均小于8 d。北半球极涡面积指数、强度指数及亚洲区极涡强度指数均与区域性沙尘暴日数显著正相关,北半球极涡从扩张期到收缩期转变及其强度的减弱,是西北地区区域性沙尘暴减少的重要气候动力因素。西北地区年(春季)降水量和平均NDVI均与区域性沙尘暴日数显著负相关,近21年西北地区大部分地方气候趋于暖湿化,植被覆盖整体以改善为主要趋势,此种转变有利于沙化面积收缩,减少非输入性沙尘暴的发生。     

Analysis of the severe group dust storms in eastern part of Northwest China

Based on the available original dust storm records from 60 meteorological stations, we discussed the identification standard of severe dust storms at a single station and constructed a quite complete time series of severe group dust storms in the eastern part of Northwest China in 1954–2001. The result shows that there were 99 severe group dust storms in this region in recent 48 years. The spatial distribution indicates that the Alax Plateau, most parts of the Ordos Plateau and most parts of the Hexi Corridor are the main areas influenced by severe group dust storms. In addition, the season and the month with the most frequent severe group dust storms are spring and April, accounting for 78.8% and 41.4% of the total events respectively. During the past 48 years the lowest rate of severe group dust storms occurred in the 1990s. Compared with the other 4 decades, on the average, the duration and the affected area of severe group dust storms are relatively short and small during the 1990s. In 2000 and 2001, there were separately 4 severe group dust storms as the higher value after 1983 in the eastern part of Northwest China.     

Analysis of the severe group dust storms in eastern part of Northwest China

Based on the available original dust storm records from 60 meteorological stations, we discussed the identification standard of severe dust storms at a single station and constructed a quite complete time series of severe group dust storms in the eastern part of Northwest China in 1954-2001. The result shows that there were 99 severe group dust storms in this region in recent 48 years. The spatial distribution indicates that the Alax Plateau, most parts of the Ordos Plateau and most parts of the Hexi Corridor are the main areas influenced by severe group dust storms. In addition, the season and the month with the most frequent severe group dust storms are spring and April, accounting for 78.8% and 41.4% of the total events respectively. During the past 48 years the lowest rate of severe group dust storms occurred in the 1990s. Compared with the other 4 decades, on the average, the duration and the affected area of severe group dust storms are relatively short and small during the 1990s. In 2000 and 2001, there were separately 4 severe group dust storms as the higher value after 1983 in the eastern part of Northwest China.     

中国北方典型强沙尘暴的地面加热场特征分析

选取了中国北方16个典型强沙尘暴事件, 利用NCEP/NCAR的日平均全球再分析网格点资料, 对这些典型强沙尘暴事件的地面感热通量场、潜热通量场的分布特征进行了分析; 同时对该区域中强沙尘暴的不同发生区地面的加热场也进行了对比分析。结果表明, 通常在典型强沙尘暴事件发生区表现为正的感热通量和正的潜热通量; 沙尘暴多发区域的南疆盆地表现为以潜热加热为主, 西北区东部表现为以感热加热为主, 华北地区北部则表现为感热和潜热加热同等重要; 南疆盆地和西北区东部沙尘暴的发生受下垫面的影响较大, 华北区北部沙尘暴的发生受下垫面的影响相对较小。     

中国干旱灾害评估与空间特征分析(英文)

Based on the monthly precipitation data for the period 1960-2008 from 616 rainfall stations and the phenology data of main grain crops,the spatial characteristics of drought hazard in China were investigated at a 10 km×10 km grid-cell scale using a GIS-based drought hazard assessment model,which was constructed by using 3-month Standard Pre-cipitation Index (SPI).Drought-prone areas and heavy drought centers were also identified in this study.The spatial distribution of drought hazard in China shows apparent east-west dif-ference,with the eastern part of China being far more hazardous than the western part.High hazard areas are common in the eastern and central parts of Inner Mongolian Plateau,the central part of Northeast China Plain,the northern part of Heilongjiang,the southeastern part of Qinghai-Tibet Plateau,the central and southern parts of Loess Plateau,the southern part of North China Plain,the northern and southern parts of Yangtze River Plain,and Yun-nan-Guizhou Plateau.Furthermore,obvious differences in drought hazard were found both within and between different agricultural zonings.     

青藏高原40年来降水变化趋势及突变的分析

利用青藏高原84个台站自建站至2001年的气象资料,分析了近40 a来的降水变化时空分布特征、变化趋势及突变,结果表明降水有所增加,最大为10.2%;降水是渐进式的变化,高原主体突变不明显,青海和四川西北部分别于1968年和1972年发生突变。     

基于标准化降水指数的1960—2011年中国不同时间尺度干旱特征

利用1960—2011年中国566个气象站逐日降水资料,采用标准化降水指数对近52年中国的干旱特征进行了详细分析。结果表明：近52年来,中国存在一条由东北向西南延伸的干旱趋势带,东北、内蒙古中东部、华北、西北地区东部以及西南地区东部趋于干旱,而西北地区西部的北疆地区、青海中部以及西藏中北部等地呈显著变湿趋势;华北地区干旱化主要是夏季趋于干旱引起的,东北和西南地区的干旱化主要是夏、秋季趋于干旱引起的,西北地区东部和长江中下游地区主要是春、秋季趋于干旱。东北地区20世纪70年代和2000年后轻旱以上日数较多,60年代干旱日数最少;华北地区和西北地区东部90年代最多,60—80年代旱日较少;西南地区东部2000年后干旱日数最多,60—70年代较少;长江中下游地区60年代和21世纪后干旱日数偏多,80年代较少。60年代,易旱区主要位于西北地区中、西部以及长江中下游部分地区;70年代,西北西部和东北地区是干旱的高发区;80年代,易旱区位于华北、黄淮、内蒙古中西部以及西南东部等地;90年代,易旱区转移到中部,西北地区东南部、华北、黄淮、江淮以及江汉等地是干旱的高发区;进入21世纪后,东北、内蒙古东部、西北地区东部、西南东部以及长江中下游的部分地区干旱高发。     

我国北方沙尘暴与强沙尘暴过程的分形特征及趋势预测

沙尘暴是一种常见的灾害性天气现象。由于其爆发的频繁性和危害的严重性,沙尘暴趋势预测的研究已经成为了国内外专家学者关注的热点和焦点。在回顾相关研究进展的基础上,借助于分形理论在处理复杂系统方面的独特切入点,利用1954-2002年中国北方720个气象站的沙尘暴观测资料和681个气象站的强沙尘暴观测资料,分析了近49 a来,我国北方沙尘暴及强沙尘暴事件的时序分形特征,并运用R/S分析方法对其变化趋势进行科学预测。研究发现,我国北方地区沙尘暴及强沙尘暴事件具有近似一致的变化态势,即自20世纪50年代以来呈逐渐减少,但近期又相对增多的变化趋势。1954-2002年沙尘暴及强沙尘暴事件的时间序列具有分形特征,其关联维数分别是2\^64和3\^34;平均可预测时间尺度分别为7~8 a和8~9 a。Hurst指数能够较好的表征我国北方沙尘暴及强沙尘暴事件的发生规律。根据Hurst指数及其变化趋势可以预测,2002年以后的7～8 a内,我国北方沙尘暴事件将具有先增加后减少的趋势;1999年以后的8～9 a内,我国北方强沙尘暴事件也将具有先增加后减少的趋势。     

中国西北地区近50年夏季0 ℃层高度及气温时空变化特征

采用1960-2009 年112 个地面观测站和21 个探空站气象资料,分析中国西北地区近50 年夏季0 ℃层高度和平均气温变化趋势。结果表明：西北地区近50 年来夏季0 ℃层高度平均值为4675.7 m,在1987 年以前表现为下降趋势,平均每年下降5.6 m,而1987 年以后表现为显著的上升趋势,平均每年上升2.6 m;夏季平均气温与0 ℃层高度变化趋势大致相同,西北气候显著转型前后表现出相反的变化趋势,且1987 年以来夏季平均气温增加急剧,平均每10 年上升0.53 ℃。1960 年以来夏季0 ℃层高度在北京时间08 时该区大部分地区表现出显著的上升趋势,而在20时大部分地区表现出相反的变化趋势,1987 年以来在08 时和20 时大部分地区夏季0 ℃层高度都为上升趋势;50 年来大部分地区夏季平均气温都表现为上升趋势,乌鲁木齐和秦巴山地则表现为显著的下降趋势。西北不同气候区的夏季0 ℃层高度和平均气温变化也有一定的差异。西北地区夏季0 ℃层高度和平均气温具有较好相关性,东部季风区相关性最差,青藏高寒区最好。