我国西北地区4.5沙尘暴天气研究

对１９９４年４月５日发生在中国西北地区的一次强沙尘暴天气，从天气事实、天气学成因以及动力诊断等方面进行了探讨分析，揭示了形成东大风沙尘暴天气的物理机制。采用ＮＣＡＲ客观分析方案进行的动力诊断表明，（１）地面热低压与正涡度中心相互对应，涡度随高度迅速减小（ξＺ＜０），有利于中低压的发展加强，沙尘暴产生在正涡度区域内；（２）沙尘暴垂直环流特征是南疆至河西中、东部发展一庞大的垂直环流圈，环流中心在１５０～２００ｈＰａ层，它起到组织低空中尺度系统的重要作用；（３）在南北经向剖面上，蒙古高压是一个非常深厚的大型天气系统，它一直伸展到对流层上部，形成了自南向北的正环流圈，在高压南部的上升气流中激发大风和沙尘暴；（４）４·５沙尘暴后期低层大气层结稳定，不利于浮尘消散，故浮尘持续时间长     

内蒙古中西部沙源地影响沙尘暴扩展过程的数值模拟研究

 通过对2002年3月18—22日沙尘暴过程进行的数值模拟及针对内蒙古中西部沙尘源地影响的敏感性试验研究，结果表明, 内蒙古中西部荒漠化草原生态的迅速恶化是2001年前后沙尘天气的频繁发生的部分原因。由于沙源地海拔高度的不同和风速随高度的变化，在沙尘远距离输送过程中可能出现两个不同高度而相互孤立的优势沙尘输送带，分别位于对流层和地面附近。其传输距离、传输速度、影响地区、影响时间存在巨大差异。内蒙古中西部沙源地的起沙主要通过地面附近的沙尘输送带向东、向南传输。其通过对流层的传输随沙尘区的不断扩展而越来越弱，进而被其他更高海拔高度的沙源地起沙所取代。     

地面加热对沙尘暴数值模拟结果的影响研究

利用沙尘数值预报模式并针对2002年3月18—20日典型沙尘暴过程,模拟研究了地面热通量对沙尘暴的影响及其机制。结果发现,沙尘天气数值预报模式较准确地模拟了本次沙尘暴过程。模式对白天地面加热强度和夜间地面冷却强度均有一定程度的高估。地面热通量能够使沙尘暴明显增强,同时也通过导致地面风速、层结稳定度、地面摩擦速度产生明显的日变化,进而导致沙尘暴强度的日变化。地面热通量影响地面风速的方式是导致混合层形成,从而有利于产生高空动量下传。另外,沙尘暴发生时地面热通量主要影响地面和行星边界层中的天气要素,随时间推移地面热通量能够持续影响上升运动强度,且这一影响从边界层逐渐向上扩展到自由大气,并达到500 hPa以上。     

“7.17”西北夏季沙尘暴数值模拟

 对2005年7月17日发生在西北地区近20 a来夏季最强的沙尘暴过程进行了数值模拟研究,结果得到:①沙尘暴发生前,沙源处于高温控制下;②起沙是水平低涡和垂直涡叠加而成的一种类似于Benard对流泡的系统扫掠沙源的结果;③起沙主要发生在水平低涡移动方向的右部。     

南疆“3.12”强沙尘暴天气数值模拟与诊断分析

春季是南疆塔里木盆地沙尘暴天气的高发季节。利用GRAPES中尺度数值模式,以GFS资料作为初值场和侧边界值,对新疆2011年3月12日南疆出现的强沙尘暴天气进行数值模拟,并利用模式输出结果对这次过程作诊断分析。结果表明,GRAPES中尺度模式对高空槽、西风带、地面温度等强沙尘暴主要影响系统发生、发展及强度模拟效果较好,能模拟出产生这次强沙尘暴的强风天气形势和上升运动;西西伯利亚地面冷高压爆发性南下并强烈发展是造成强沙尘暴天气的重要地面天气系统;位涡的水平分布特征对沙尘暴的出现时间和落区有一定的指示意义;沙尘暴区上空螺旋度垂直分布为高层负值、低层正值;螺旋度正值的演变与沙尘暴的出现有一定的对应关系;上升运动转为下沉运动是沙尘暴的最强时段。     

蒙古气旋引发辽宁沙尘暴天气过程的数值模拟

从一次发生在辽宁,由蒙古气旋引发的沙尘暴过程入手,利用数值模拟手段,结合常规气象观测资料,围绕蒙古气旋的动力、热力特征以及如何促成此次沙尘暴的发生、发展和维持进行探讨。结果表明,高空气流的辐散抽吸是此次过程的主要起沙动力机制,由蒙古国中部向东南方向延伸至韩国南部的副热带西风急流为此次辽宁沙尘暴过程提供了充足的沙源。此外,蒙古气旋内部的垂直环流与控制辽宁地区的冷平流对此次沙尘暴和降温过程具有一定的触发与维持作用。     

“8.25”曲靖突发局地大暴雨的中尺度系统特征分析和数值模拟

“8.25”曲靖突发性局地大暴雨,在近30年来8月强降雨中是罕见的。采用Barnes带通滤波方法分离出中尺度天气系统表明,500hPa上的中尺度低压扰动系统和700hPa上的中尺度低涡是产生这次暴雨天气过程的直接的天气系统。在潜在不稳定条件下,由于中尺度系统的扰动,局地水汽强烈辐合,造成了此次强降水。同时中尺度数值模式MM5结果很好地模拟了这次局地暴雨过程的落区、雨强以及发生和发展。强降水发生时有强的上升运动与深厚饱和气柱互耦结构是富源、马龙大暴雨产生的重要动力机制。师宗站上升运动主要出现在对流层中高层,降雨量与上述两站相比要小得多。深对流气柱内云团发展的微物理结构显示,造成富源大暴雨的强对流云不是只含有云水和雨水的暖云云体,在对流层高层有含有雪和冰的混合相云体。马龙暴雨的强对流云团的微物理结构上在对流层中低层与富源云团性质一样,同属暖云云体,但云水合比和雨水混合比均比富源云团小,在对流层高层马龙云团为仅含有雪的单一云体。师宗云团与上述两站均不同,雨水混合比在3者之中最小,产生强降水的主要是对流层高层含有雪和冰的混合相云体。     

中国北方一次强沙尘暴爆发的数值模拟研究

 利用意大利国际理论物理研究中心发展的耦合了沙尘模块的区域气候模式（RegCM3）对发生在中国北方2006年4月9~11日期间的一次强沙尘暴的爆发进行了数值模拟研究。与实际观测相比,RegCM3成功地模拟出了本次沙尘暴爆发区域、天气形势及相应的沙尘气溶胶光学厚度（AOD）分布。4月9日6时,沙尘暴首先爆发于塔里木和吐鲁番盆地。受蒙古气旋的影响,24 h后甘肃中部及内蒙古西部地区也开始爆发沙尘暴。源区地面起沙率大于3 mg·m-2·s-1,单位面积上的沙尘载荷量高于3 000 mg/m2。对流层中低层沙尘主要向东输送,可影响我国华北绝大部分地区,本次沙尘暴过程造成中国北方主要城市空气质量的下降。模拟的AOD分布特征与地面起沙率和载荷量分布特征相对应,并与TOMS 卫星观测的气溶胶指数(AI)的区域和中心值具有较好的一致性。AOD分布由西向东呈递减的趋势,且有两个大于2的高值中心,一个位于新疆塔里木、吐鲁番盆地和古尔班通古特沙漠地区;另一个位于河西走廊和内蒙古交界地区。对比他人研究结果,RegCM3对沙尘的起沙、传输等过程以及AOD的时空分布模拟合理。     

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。     

地形对民勤沙尘暴发生发展影响的模拟研究——以一次特强沙尘暴为例

河西走廊是中国西北路径冷空气的必经之地,其狭管地形加之丰富的沙尘源地,使其成为中国沙尘暴多发区;民勤位于走廊中段,地处巴丹吉林和腾格里两大沙漠的接壤地带,正好位于雅布赖山和龙首山形成的山口下游方。河西走廊加上民勤周边这种双狭管的特殊地形,使得民勤又成为河西走廊沙尘暴的多发区以及中国的生态环境极度脆弱区。本文以2010年4月24日河西走廊一次特强沙尘暴（部分时段能见度为0,达到了黑风标准）为例,利用GRAPES_SDM沙尘模式对这次沙尘暴进行了数值模拟,并重点对民勤周边山地采取改变高度和范围等方式,模拟研究了地形对过境民勤的风速、地面起沙通量、沙尘浓度以及沙尘输送的影响。结果表明：（1）民勤周边地形高度降低的情况下,地面风速减弱,携沙气流遇到地形阻挡,沿着坡地爬升,部分沙尘可以翻越地形到背风坡,此时的地形特征将减弱沙尘扩散强度;（2）民勤周边地形高度增高,风速小于地形不变时的风速,气流发生明显的绕流,改变沙尘扩散方向;（3）改变民勤周边山体地形位置,狭管效应减弱,地面风速明显减小,沙尘影响范围较控制试验向南及东南方向扩展;（4）河西走廊南部祁连山高度改变对沙尘的影响程度大于民勤北部雅布赖山的改变,这与祁连山的山体面积和高度明显大于雅布赖山有关,说明河西走廊“狭管”地形是民勤沙尘暴之所以多发的重要原因,民勤周边的小型“狭管”地形又使得民勤成为走廊中沙尘暴最为严重的区域。（5）地形改变将减小地表起沙量,从而减小沙尘浓度,也即减弱沙尘暴的发生发展。     

沙尘暴降尘在甘肃的沉降状况研究

对１９８６～１９９６年以来,发生在我国西北地区的１２次较大沙尘暴个例,首次结合大气自然降尘背景值的监测结果,研究了沙尘暴降尘在甘肃境内的沉降范围和分布状况,给出了沙尘暴降尘在这一区域内的沉降量。同时还讨论了沙尘暴降尘在甘肃的分布和黄土堆积问题。沙尘暴降尘在甘肃的分布是以河西走廊东部为中心,并向大气环流下游地域扩散,形成一个自西北向东南迅速递减的梯度分布状态。１１年间发生的较大沙尘暴,在甘肃境内共降尘３７５８．３７×１０４ｔ。     

沙尘暴对无线电波传播影响的研究

此文对有关沙尘暴对无线电波可能产生影响方面的研究文献给出了系统的介绍及总结,大部分作者基于单个粒子对毫米波传播的散射理论和Ｒａｙｌｅｉｇｈ近似计算了无线电信号能量的衰减,结果表明当入射频率不太高,能见度不是很坏时,衰减并不严重,还有一些作者指出交叉去极化可能是沙尘暴影响毫米波传播的重要因素。今后的研究方向将是建立考虑大气折射作用及风沙电现象影响的更详细的模型。     

甘肃河西走廊沙尘暴与赤道中,东太平洋海温之间的遥相关分析

春、夏季甘肃河西走廊沙尘暴发生次数与赤道中、东太平洋海温之间遥相关分析结果表明：春、夏季河西走廊沙尘暴发生次数与前二年赤道中、东太平洋海温的负相关最好,时间过远或过近,相关性反而较差。利用前期的赤道中、东太平洋海温可以较好地预报出河西走廊春季沙尘暴发生的多寡。     

艾比湖干涸湖底尘暴及其灾害分析

在艾比湖地区水动力，风力和重力作用形成的洪积、冲积、湖积、风积、化学沉积等第四纪的沉积类型分布十分广泛，不同沉积类型的物质组成、空间分布、结构特征及其对尘暴物质的贡献率和沙尘暴产生的灾害程度有较大的不同。本文根据实地考察，取样分析的结果以及前人的资料，对艾比湖地区地貌结构特征与沙尘暴形成的关系以及沙尘暴和浮尘天气对大农业、工人、人民健康造成的灾害强度、灾害方式进行分析研究。     

中国华北和西北地区水量短缺对农业的压力及对策

华北平原的耕地占全国的 31.19% ,人口占全国的 2 6 .0 1,但水资源只占全国的 6 .14 % ,水资源的供需矛盾很大。而西北地区的水资源分布不均 ,内陆河流域的引水率过高造成了河水断流、湖泊干涸和土地沙漠化。至 2 0 5 0年 ,全国工业和城镇用水将消耗 5 0 %的供水 ,农业用水将比现在减少 ,但黄河流域和西北农业需水量将比2 0 0 0年增加 73× 10 8m3 ,保障农业用水的难度将比现在更大。要避免中国干旱区农业用水的短缺 ,需采取从中国南部的长江流域调水到华北、提高水资源的利用效率、应用节水灌溉技术、调整种植结构和在城市循环用水、净化工业和生活废水等措施     

《中国21世纪议程》与西北持续发展

本文概要介绍了我国２１世纪发展白皮－《中国２１世纪议程》;全面列举了国际社会对西北地区第一批优先项目支持的承诺,勾勒了西北地区“可持续发展之路”的轮廓。     

中国农用化肥氮磷钾需求比例的研究

本研究以作物能够吸收的有效养分为基础,根据作物生长的养分吸收量计算单位播种面积上农作物养分需要量,逐一差减土壤和有机肥提供的养分量,求出单位播种面积上农作物对化肥养分的需要量,在广泛查阅和搜集前人试验资料的基础上,对搜集到的原始数据进行认真的分析,整理,然后采用计算机模拟方法进行预测,预测结果指出。２０００年农用化肥氮磷钾的消费比例为１：０．３８：０．２５。     

飞云江下游河道特性及治理开发的可行性

本文通过飞云江下游河道特性分析，预测其上游珊溪水利枢纽工程及滩脚引水工程兴建后，河道的再造床过程，并对其经潮河口段的裁弯工程，航道治理，港口建设的可行性作了综合评价。