肖贤俊[1]2003年在《3.19沙尘暴爆发机制分析》文中指出沙尘暴是我国冬春季节常发生的一种灾害性天气现象，对其作深入研究有利于业务预报的进展。本文在前人的研究基础上，拟就沙尘暴的爆发机制作进一步探索。本文用国家气象中心引进的邵亚平先生的沙尘暴集成预报模式对2002年3月分发生在我国的一次特大沙尘暴作诊断分析与敏感性试验。诊断分析表明，这次沙尘暴由蒙古气旋后部冷锋锋生产生的偏西北大风引发。近地面风速的垂直切变和地面热通量的加大，都可使使边界层湍流加强扬起地面沙尘。地面锋区附近风场的强水平切变，锋面垂直环流及锋后斜压转换的作用，将地面卷起的沙尘带到高空，爆发强沙尘暴。最后本文通过动力稳定性对起沙影响的敏感性试验证明了低层大气的动力不稳定能增强起沙。
彭珍[2]2005年在《北京325m气象塔观测资料的统计分析》文中认为近二十年来,北京城市规模迅速扩大,北叁环和四环间的地区已由当年草木葱翠的城郊变成如今喧嚣繁华的街区。其中原为观测城郊边界层结构而设计的北京325m气象塔现已完全处于高度复杂的城市非均匀下垫面的包围中,因此该气象塔已成为研究城市边界层的极佳的观测平台。本文利用该气象塔1994~2003年夏季以及2002年全年平均场观测资料,在资料整编的基础上,对北京城市边界层结构进行研究,内容包括:首先利用1994 ~2003年气象塔夏季风速资料,分析了北京城市化进程对边界层风场结构的影响。结果表明:(1)在受下垫面影响最为剧烈的近地层,风向逐年趋于紊乱,如今气象塔周围近地面流场具备了典型城市粗糙下垫面的流场特征。(2)近地层夏季平均风速呈现非常明显的逐年递减的趋势,而且越靠近地面,平均风速逐年递减的趋势也越为显着,这种趋势直到47m左右才不明显,说明现今气象塔47m以下的观测资料反映的是城市冠层的流场特征,城市冠层厚度大约达到了47m。(3)阵风没有逐年降低的趋势,说明城市冠层的抬升对阵风的影响并不显着。其次利用2002年全年的平均场资料,针对北京城市边界层结构的季节变化进行研究。结果表明:(1)北京80m以上的边界层,冬季盛行西北气流,夏季盛行西南气流; 而城市冠层以下风向分布没有规律性。(2)在100m以上的边界层内,风速的月平均日变化显着,并且各月份的差异也比较大; 而城市冠层47m以下风速的月平均日变化为典型的正弦半波结构,各月份的差异较小。(3)温度月平均日变化的季节差异较小,其中1月和8月傍晚存在多层逆温结构,而4月和10月等温线比较光滑,逆温结构不明显。最后还分析了2002年3月18日~22日沙尘暴期间的边界层结构和湍流输送特征,结果表明:(1)沙尘暴爆发前期大气边界层上部出现强逆温; 随着沙尘暴的爆发,温度持续降低,平均风速和平均湍流速度急剧加大,而阵风指数和湍流强度迅速减小。(2)沙尘暴期间,280m上为系统性上升气流,而47m和120m则为系统性的下沉气流; 47m高度上动量输送整体是上传的,而120m与280m上动量的净输送较小; 对于热量输送,整体是向上传送的。
刘俊蓉[3]2015年在《中国北方地区沙尘天气演变特征及起沙机制研究》文中进行了进一步梳理沙尘暴是一种灾害性天气现象,有着巨大的破坏力。每年由于沙尘暴所带来的经济损失是巨大和难以估量的,沙尘暴作为一种气象灾害和生态环境问题早已引起世界各国科学家和有关部门的关注。随着沙尘天气研究的不断深化,目前的科学研究已逐步明确了沙尘天气的时空分布特征、沙尘源地和传输路径、沙尘天气日变化特征以及沙尘起沙机制,基于上述研究,沙尘天气预报、预警和防治措施等方面也取得很大的进展。进行中国北方沙尘天气演变特征和起沙因素的对比研究,不仅可以帮助我们更深一步了解我国沙尘天气的历史演变情况、变化发展趋势、不同地区的沙尘起沙机制,还可以为政策决策部门制定合理有效的沙尘暴减缓和防治措施提供重要的科学依据。该研究通过对2000~2014年全国以及新疆、甘肃、内蒙、宁夏、辽宁5个省份的沙尘天气发生发展趋势进行综合阐述,以及对2014年1至5月份新疆、甘肃、内蒙、宁夏、辽宁5个省份沙尘天气情况的综合分析,明确我国沙尘天气历史演变特征,以及不同沙尘源区沙尘天气的现状;此外,还分析了2014年1至5月份期间,乌鲁木齐、哈密、敦煌、民勤、呼和浩特、阿拉善右旗典型沙尘暴天气过程中风速与悬浮颗粒物(TSP)浓度之间的关系,探讨不同沙源区起沙特征及起沙风速。研究结果表明:(1)2000~2014期间,我国沙尘天气演变状态复杂,总体呈下降趋势。其中,2000-2010期间,我国沙尘天气频繁,沙尘暴爆发次数频率普遍较高,2010年后,我国沙尘天气发生频率骤降,表明我国沙尘暴防治措施初见成效;(2)2014年1~5月份中国北方沙尘监测站监测数据统计分析表明,2014年沙尘天气发生最频繁的地区为南疆的和田、喀什和阿克苏;甘肃的敦煌和民勤;4月份为我国多地区沙尘天气的高发期,其次为3月份和5月份;(3)在沙尘天气过程中,风速与TSP浓度的相关性与沙尘天气过程发生在沙尘源区、沙尘影响区及沙尘加强源区密切相关。发生在沙尘源区的沙尘天气过程中,无论在起沙阶段和风沙消失阶段,风速与TSP浓度具有很好的相关性,尤其是在起沙阶段,两者具有很高的相关性;发生在沙尘加强源区的沙尘天气过程中,无论在起沙阶段和风沙消失阶段,风速与TSP浓度总体相关性较好;发生于沙尘影响区的沙尘天气过程中,风速与TSP浓度总体相关性一般。(4)沙尘天气过程中,风速不是决定TSP浓度的唯一因素,风速高不一定TSP浓度值也高,TSP浓度值还受下垫面条件、温度、湿度、气压、扩散条件等多重因素的影响。(5)不同地区沙尘天气起沙过程中,风速和TSP浓度的相关关系因当地下垫面条件、风速、温度、湿度、气象等气象条件的不同而表现出不同的拟合关系。中国北方地区沙尘天气过程中风速和TSP浓度通过拟合关系为:y=0.42 e0。44 x。
马建勇[4]2016年在《塔克拉玛干沙漠区域性与局地性沙尘暴微气象特征研究》文中研究说明利用2005—2014年塔塔克拉玛干沙漠腹地塔中及周边14个气象台站沙尘暴资料,根据塔中发生沙尘暴时周边台站响应数和范围,划分出影响塔中的区域性与局地性沙尘暴,从持续时间、能见度、类型、时间变化等对区域性与局地性沙尘暴强度特征进行分析。然后选取2008年7月—2014年12月的塔克拉玛干沙漠大气环境观测实验站80m观测铁塔近地层观测系统资料,分析区域性与局地性沙尘暴来临前和持续中地面风速、气压、温度特征值变化,同时分析2014年间典型的区域性与局地性沙尘暴过程地面气象要素变化和近地层风速、温度、相对湿度廓线特征,研究表明:(1)10a塔中发生沙尘暴170d比沙漠南北缘14站平均值高,比肖塘少,其中区域性沙尘暴80d,局地性沙尘暴90d;区域性沙尘暴不论是持续时间还是能见度总体上比局地性沙尘暴持续时间长,能见度低;区域性沙尘暴可按盛行风向分为5类,但各类沙尘暴在区域性沙尘暴中表现出季节分布不均;区域性与局地性沙尘暴10a波动增长,区域性沙尘暴多发生在春季,局地性沙尘暴多发生在夏季,区域性沙尘暴年际和年内变差系数都小于局地性沙尘暴,一日中区域性与局地性沙尘暴白天发生频率大于夜晚,局地性沙尘暴主要发生在午后,区域性沙尘暴各个时间段均可发生。(2)区域性与局地性沙尘暴来临前存在低风速状态,而局地性沙尘暴比区域性沙尘暴更明显,极小风速分别在0-2m/s和0-4m/s,局地性沙尘暴即将爆发时比区域性沙尘暴风速强劲,平均风速分别在≥8m/s和≥6m/s,区域性与局地性沙尘暴持续阶段风速强劲,波动较小,平均风速和极值差分别都在8-12m/s和0-5m/s;局地性沙尘暴来临前温度比区域性沙尘暴高,平均温度分别在≤40℃和≤30℃,区域性即将爆发时比局地性沙尘暴降温明显,降温幅度分别在0-20℃和0-10℃,区域性与局地性沙尘暴持续阶段温度继续降低,降温幅度在0-10℃;区域性与局地性沙尘暴来临前气压较高,存在降压现象,局地性沙尘暴比区域性沙尘暴降压明显,降压幅度分别在3-7hpa和0-5hpa,而持续阶段区域性与局地性沙尘暴气压升高,且区域性沙尘暴比局地性沙尘暴增压幅度大,增压幅度分别在3-7hpa和1-3hpa。(3)3次区域性沙尘暴过程风速廓线变化基本相似,都在沙尘暴持续阶段风速增加最快,且在80m处风速达最大。但有无天气现象对各个梯度层风速廓线影响较大,在沙尘暴结束后风速廓线比沙尘暴来临前倾斜率更大。区域性沙尘暴在来临前温度廓线没有局地性沙尘暴变化迅速,且逆温层厚,局地性沙尘暴温度大,但逆温微弱;在沙尘暴持续阶段区域性沙尘暴逆温消失,温度随高度减小,且比局地性沙尘暴梯度变化迅速。区域性沙尘暴在各阶段相对湿度均大于局地性沙尘暴,在塔顶80m以上最大;在持续阶段,区域性沙尘暴相对湿度从高到低缓慢增加,且变化幅度大于局地性沙尘暴,局地性沙尘暴在沙尘暴结束后湿度廓线基本垂直,梯度变化微小。
杨龙[5]2006年在《新疆沙尘暴气象灾害演变研究》文中指出国内外对沙尘暴的研究,主要侧重灾害学的自然属性的一面,而忽视灾害学的社会属性。在新疆沙尘暴的分析研究中,以部分地区或个别气象站居多,而对于以行政区划为基础的综合性研究较少。这与当前防灾减灾管理中以行政单位为区划基础的现实情况明显不一致。为满足地区灾害防治管理中的现实需要,进一步揭示气象灾害演变的内在规律,为区域防灾减灾综合规划提供科学依据,本文主要探讨了1960～2003年新疆沙尘暴气象灾害的基本变化特征。通过90个记载完整的气象观测站资料,统计表明,近四十年来新疆沙尘暴天气频率呈下降趋势,和全国沙尘暴天气年日均数减少趋势基本一致,两者通过0.01的显着性水平检验,相关系数为0.884。但新疆沙尘暴频率最大年份和最小年份均提前于全国。因此,新疆沙尘暴天气变化在全国具有一定的典型性和警示性。44年来,新疆重大沙尘暴的灾害频率演变呈现较明显的叁个阶段,这种阶段性变化与沙尘暴天气频率变化不呈对应关系,而与每个时期的人口、经济、生态环境等因素密切相关。按照沙尘暴天气的易发程度,将新疆分为沙尘暴灾害高度易发区、沙尘暴灾害中度易发区和沙尘暴灾害低度易发区。据多年综合易发性分析,中度以上易发区在和田、喀什、阿克苏和巴州地区;而受灾程度最大的四个地区依次为吐鲁番、和田、喀什和阿克苏地区。沙尘暴天气频率变异系数最大的是乌鲁木齐市。通过对新疆沙尘暴重大灾害灾级分析,新疆沙尘暴在所有自然灾害类型中,灾害强度分布于1～6级,平均灾级为4.5级,灾害强度呈增大趋势,在灾害管理上应加强地级管理。本文以风险和自然灾害之间的辩证关系为着眼点,对沙尘暴灾害的演变成因做了初步的剖析。同时,在人地关系理论的基础上,提出了广义的“人—机—地”关系理论,并以其为指导思想,提出了相应的减灾对策。
鞠洪波[6]2004年在《沙尘暴监测与预警技术研究》文中指出近年来,我国北方连续发生大范围的沙尘暴,给交通运输、生态环境、人们的日常生活和工作带来了不利影响,沙尘暴问题成了全社会关注的焦点。而沙尘暴监测与预警技术的研究在防灾和减灾中就显得尤为紧迫和重要。 本文概述了沙尘暴的基本定义和特征,研建了我国受沙化影响地区的生态环境数据库,包括沙尘暴发生、发展及影响的主要地区,典型地区(重点地区)的地理环境、气候条件和自然资源与人为活动数据库,为沙尘暴的监测与预警奠定了数据基础。 探讨了以地面气象台站、气象卫星和资源卫星等多源信息为基础,沙尘暴发生、发展以及危害机理。建立了沙尘暴发生、运动、作用模型,提出了沙尘暴遥感图像特征提取技术标准规范,研究了沙尘暴信息提取技术方法、沙尘暴监测标准同一化与强度标定方法、静止气象卫星监测沙尘暴信息提取方法。从而进行浮尘、扬沙、沙尘暴到强沙尘暴的精确识别。 根据卫星遥感获取的沙尘信息主要体现沙尘在垂直方向的分布情况,建立了卫星遥感获取的沙尘垂直分布信息和地面水平能见度之间的对应关系,探讨了估测沙尘强度的方法。使用两年的卫星遥感资料和地面观测资料进行对比分析,利用计算得到的归一化沙尘分布指数作为沙尘垂直分布的强度指标与水平能见度作回归分析,结果表明,用遥感资料可以准确的表示沙尘暴强度。 本文通过对二十年来,我国主要沙尘暴过程的卫星云图与天气形势,进一步分析沙尘暴产生的冷空气路径,天气形势产生沙尘暴的动力条件,研究沙尘暴的影响范围,在分析沙尘暴形成的机制基础上找出预报着眼点,进而确定相应的天气图关键区,选择关键区内的气象站的高空与地面要素,建立分类模型、热力模型和动力模型,最后形成了沙尘暴短时预警模式。 在沙尘暴预警方法研究中,不仅考虑沙尘暴发生的动力因子-气象因子,也充分考虑沙尘暴发生的物质因素-地面状况。研究了地表植被状况与沙尘暴天气的发生强度之间的密切关系。本研究中用归一化植被指数作为预报因子对沙尘暴天气进行预报,提高了预警的准确率。 研究结果表明,利用卫星遥感技术,结合地面观测数据对沙尘天气的形成、发展和扩散进行跟踪观测,通过分析可判明沙尘暴起源、路径、强度和影响范围,是形成实用的沙尘天气监测与预警系统的可行方法之一。本研究为沙尘暴监测与预警系统的业务运行探索了一条可行之路。
陶健红[7]2007年在《西北地区沙尘天气的气候特征及其影响研究》文中进行了进一步梳理西北地区是世界上沙尘天气的高发区之一，沙尘天气对生态环境的影响已经引起了社会和政府的高度重视。本论文主要通过统计、诊断分析和数值模拟的方法对西北地区的沙尘天气及其影响进行了探讨。研究结果表明西北地区沙尘天气的气候特征是：西北地区大部分地方年平均沙尘日数在5天以上，50天以上的沙尘发生高频区主要集中在沙漠及周边地区。沙尘活动春季频繁，秋季较少。近46年年沙尘日数趋势总体上呈显着下降，沙尘天气高发区下降趋势更为明显。70年代中期开始由较多期跃变为一个相对较少期。当北太平洋地区位势高度偏低，青藏高原至新疆500hPa高压脊异常偏强，亚洲大陆中高纬高度场较常年偏高时，西北地区沙尘日数偏少，反之亦然。当春季太平洋海温表现为厄尔尼诺(拉尼娜)典型态时，同期沙尘日数偏少(多)。通过沙尘暴天气的天气学特点的诊断和模拟分析，找出沙尘天气的预报着眼点：伴随着强冷空气的入侵，地面蒙古气旋及其冷锋的强烈发展，中尺度切变线触发了沙尘活动。强沙尘暴发生在200hPa高空急流中心前部的出口区右侧。沙尘暴发生在不稳定的大气层结中，沙尘暴伴随有能量的积聚和释放过程。CUACE-Dust沙尘模式系统对沙尘天气有一定的预报能力。螺旋度反映了沙尘暴附近的动力场特征，将水平螺旋度、垂直螺旋度二者有机地结合在一起，可为沙尘暴预报提供参考依据，使沙尘暴天气的预报更具针对性。一方面，水平螺旋度更具预报指示性，另一方面，垂直螺旋度更倾向于反映系统的维持状况和系统发展、天气现象的剧烈程度。沙尘暴区上空垂直螺旋度的垂直分布为中高层负值，低层正值。随着正垂直螺旋度的加强且高度抬高，沙尘暴发展愈强烈。从时间演变上看，水平螺旋度正值区的加强时间超前于沙尘暴的发生。研究认为，沙尘天气对环境(空气质量、酸雨、辐射)有明显的影响。春季河西沙尘发生次数与同期兰州PM_(10)浓度呈显着正相关。通过定义指数的方法来定量评估河西沙尘活动对空气质量造成的影响，结果表明，兰州年度(3月，4月)PM_(10)质量浓度中的8.8％(13.9％，23.1％)是河西走廊沙尘活动向兰州输送PM_(10)颗粒的结果。青藏高原东北侧酸雨空间分布受沙尘的影响，沙尘活动频繁地区的降水pH值基本呈弱碱性或中性。沙尘较多的春季产生酸雨的概率小。沙尘活动可以使兰州、西峰站的降水pH值增加0.7。沙尘活动期间，大气浑浊度明显增加，沙尘活动对太阳辐射有明显的影响。与晴空日相比较，沙尘的散射辐射增加12.66-18.00％，净辐射下降6.68-45.79％、总辐射下降12.97-47.80％、反射辐射下降13.19-57.49％，直接辐射下降47.81-87.45％。在沙尘暴强盛期，各种辐射的强度都有显着的下降，对应的地面气温也有明显的下降。
云静波[8]2011年在《冷锋型和蒙古气旋型沙尘暴过程的对比研究》文中认为本文综合利用高空、地面、地面加密、卫星遥感、等观测资料和NCEP再分析资料,在对2001-2010年间我国北方沙尘暴过程进行普查的基础上,针对十年间冷锋型和蒙古气旋型沙尘暴过程的发生频数、影响范围、地区、强度等特征进行了对比统计分析,在此基础上,针对2010年3月19-20日冷锋型沙尘暴过程和2006年3月9-10日蒙古气旋型沙尘暴过程的动力热力结构和方式机制进行了天气学对比和诊断分析,结果发现(1)我国北方沙尘天气过程出现次数呈波动减少,2001年最多；2006年次之,期间呈现波动减少,2010年又略有增加。(2)冷锋型出现频数大,约占统计总数60%的,蒙古气旋型占40%。沙尘天气在4月份出现最多,3月次之。(3)冷锋型过程平均持续1.54天,蒙古气旋1.68天,两类过程最多持续3天,冷锋型持续1天和2天次数相当,各占48.5；蒙古气旋型持续2天最多,占54%。(4)冷锋型影响范围大于蒙古气旋型,冷锋型多向东和东南方向移动,并以西北-东南向为主,蒙古气旋型多向东、东偏南和东偏北方向移动,以自西向东移动为主。冷锋型主要影响新疆、西北、华北、甚至到华东地区,蒙古气旋型主要影响西北、华北及东北地区。(5)两类过程平均最大风速在15～18 m·s-1间,且最大风速均出现在4月,分别为32 m·s-1和28 m·s。(6)蒙古气旋沙尘暴过程平均强度略大于冷锋型,冷锋型在我国观测区域内平均每次过程约有14站出现沙尘暴,而蒙古气旋型为22.5站。对2010年3月19-20冷锋型和2006年3月9-10蒙古气旋型沙尘暴过程的典型个例分析得出：(1)冷锋型大尺度环流为两槽一脊型,蒙古气旋型为一槽一脊型。斜压强迫在两类过程中均较为显着,冷锋型过程中,随高度降低高空槽明显加深；蒙古气旋型则在低层(850hPa)、中层(500hPa)形成切断低压。(2)从地面高、低压强度对比看,冷锋型差异明显大于蒙古气旋。(3)冷锋型地面风速与能见度的反相关性优于蒙古气旋型,且锋后气温下降较蒙古气旋型显着。(4)冷锋型动量下传首先随系统发展出现在300-700hPa间,之后对流层低层深厚混合层的形成,进一步从700hPa下传到地面。蒙古气旋型主要的动量下传出现在300-700hPa间,天气系统发展、低层气压梯度增大等是地面和对流层低层风速增大的主要原因。(5)两类沙尘过程中,层结均表现出显着的日变化,有沙尘天气时,混合层比晴天时高。且混合层的形成有利于沙尘暴的发生。(6)冷锋型锋前上升运动中心位于700hPa,锋后下沉运动中心位于600hPa。蒙古气旋型气旋中心及其附近300hPa以下均有强的上升运动。冷锋型过程中,锋面过境常常伴随相对湿度的急剧减小；蒙古气旋型过程中,气旋南侧整层大气较为干燥,易出现强沙尘暴。冷锋型过程中,锋面附近正涡度随高度增高而增大,最大正涡度中心在300hPa。蒙古气旋型,气旋中心及其附近为正涡度,最大正涡度中心出现在700hPa。(7)分别总结了冷锋型和蒙古气旋型沙尘暴过程的天气学概念模型。
王金艳[9]2006年在《沙尘模式优化与东亚沙尘天气量化分级研究》文中研究表明沙尘天气不仅是干旱、半干旱区及邻近地域的一种恶劣的灾害性天气,而且已经成为影响人类健康和经济发展的重要环境问题,因而倍受关注。为了进一步探讨沙尘天气的发生机理并提高对其的预报能力,本论文在综合前人有关风蚀起沙物理机制的基础上,利用邵亚平的沙尘模式系统,讨论了风蚀起沙的各种影响因子,并修正了模式敏感的关键物理量;首次将中国气象局建立的新一代沙尘天气监测网获得的沙尘观测资料应用于数值模式中,利用近两年的新资料估计和优化数值模式中沙尘浓度的初值场,提高了沙尘数值模式系统的预报性能;分析了不同国家同一种沙尘天气类型所表征的沙尘强度的差异,对东亚地区的沙尘天气分级量化,建立了沙尘模式预报定量结果与定性观测之间的相互对应关系,进而提出了一种对沙尘模式业务预报结果定量化评估和检验的新方法,使预报产品更适用于一线预报人员。主要的研究结果如下: (1)选取4种起沙方案的数值模拟检验结果进行比较发现,Shao(1996)、Marticorena and Bergametti(1995)的模拟结果明显大于实际的沙尘天气发生范围,尤其是Marticorena and Bergametti(1995)模拟结果远高于沙尘的实际起沙量;Lu and Shao(1999)起沙方案的模拟结果明显小于实际的沙尘天气发生范围,而只有Shao(2001)起沙方案模拟结果与沙尘天气发生的实际范围和强度较为一致,且该系统的预报产品与实况观测资料有较好的吻合,说明该起沙方案模式对发生在我国的沙尘天气具有较好的预报能力。 (2)本文充分考虑气温、风速、云和降水等对土壤含水量的影响,利用这些要素估算的土壤含水量替换了模式中原有的土壤含水量,对沙尘模式的模拟结果有较明显的改进。并针对该沙尘模式系统中将沙尘初值设为0的不足,用能见度估算大气中PM_(10)浓度和TSP的浓度,优化沙尘模式中沙尘浓度的初值场,使模拟结果更加接近观测实况。初值场的优化对沙尘模式24小时和48小时的模拟都有改进,而且对24小时的模拟改进效果优于48小时的模拟。当有大面积的沙尘天气发生后,尤其大范围沙尘暴天气发生之后,初值场的优化可使模式的模拟效果显着提高。 (3)以往的研究发现,朝鲜发布的沙尘暴的频数多于中国和韩国与其邻近的地区,这些现象表明亚洲地区对同一类型的沙尘天气所表征的强度在不同国家是有差异的。本文分析结果表明:强沙尘暴、沙尘暴天气的TSP和PM_(10)浓度,在我国和日本高于其它地区;扬沙和浮尘天气的TSP和PM_(10)浓度,印度半岛高于其它地区。强沙尘暴TSP浓度的最低值出现在朝鲜;沙尘暴的TSP浓度的最低
冯鑫媛[10]2009年在《兰州不同粒径颗粒物污染特征及沙尘天气对其影响的研究》文中进行了进一步梳理沙尘暴作为一种灾害性天气不仅对工农业生产产生严重的直接危害,而且由此形成的沙尘气溶胶通过多种途径对气候、环境、生态和人体健康等多方面造成的滞后、持续、长期的间接危害更加严重。因此,在环境问题日趋突出的今天,深入研究沙尘暴对城市大气环境的影响具有重要意义。本文利用我国西北五省(区)及内蒙古自治区1954～2005年235站的沙尘暴观测资料、2000～2008年北方17个环保重点城市API指数资料、2005～2007年兰州市不同粒径大气颗粒物(TSP、PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0))浓度监测资料以及2007年4～5月兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)PM_(10)浓度监测资料、铁塔梯度观测资料和超声资料,在分析近52年来我国北方中西部地区沙尘暴气候特征的基础上,探讨了沙尘天气造成的颗粒物污染对我国北方城市大气环境的影响,并较为全面、深入地分析了沙尘重点影响地区——兰州市的不同粒径颗粒物污染特征以及不同类型典型天气过程对其颗粒物污染影响的变化规律及其产生机制。主要结论如下:(1)我国北方中西部沙尘暴发生日数的年变化特征可划分为四大类型,即春季型、冬春夏型、春夏型和冬春型,它们分别占总数的29.7%、29.7%、27.1%和13.5%,除冬春型冬季沙尘暴发生最多外,其它类型均为春季最多。沙尘暴日变化和持续时间分布规律也分别划分为叁种类型。沙尘暴的时间变化特征存在明显的地域差异,这一差异是某一时期内强风、沙尘源和不稳定层结叁者在不同地区配置情况差异的综合反映。尽管近年来我国北方城市大气环境治理力度明显加大,北方多数环保重点城市的大气颗粒物污染状况依然严重,这主要与沙尘天气影响有关。春季沙尘输送对北方城市颗粒物污染的平均影响程度自西向东降低,其中对银川、兰州和西宁的影响程度最大。沙尘暴天气发生期间,各地颗粒物污染程度自强沙尘暴中心区向外围逐渐减轻。即使在并未出现沙尘天气的地区,在上游沙尘输送的作用下其颗粒物浓度也会受到较大影响。(2)沙尘重点影响地区——兰州市的不同粒径大气颗粒物(TSP、PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0))污染特征分析表明,粗颗粒物(TSP和PM_(10))浓度的年变化呈双峰型分布,特别是4月份出现的主峰值有别于其他城市;而细颗粒物(PM_(2.5)和PM_(1.0))的年变化则呈单峰型分布,峰值在12月;这一差异反映出春季沙尘天气明显加剧兰州市粗颗粒物污染,而由于其风扩散效应则降低细颗粒物污染浓度。正常情况下(无沙尘)兰州市粗颗粒物日变化为双峰型;而沙尘天气影响期间,受沙尘天气的影响午后增加了一个浓度高峰,其日变化变为叁峰型。另外,粗、细颗粒物在边界层大气中的稀释扩散过程也存在明显差异。上游地区大风沙尘天气是影响兰州市颗粒物污染状况的重要因素,其中青海地区和河西地区对其影响最大。(3)关于不同类型典型天气过程对兰州市不同粒径颗粒物(TSP、PM_(＞10)、PM_(2.5～10)、PM_(2.5)和PM_(1.0))浓度影响的研究表明:沙尘天气发生时兰州市颗粒物污染严重,PM_(2.5～10)浓度升幅最大,不同粒径颗粒物浓度的变化规律存在差异。降水对颗粒物浓度的影响以湿清除为主,粗粒子的清除率明显高于细粒子。不同类型的降水对颗粒物的清除率存在明显差异,对流性降水对TSP、PM_(＞10)和PM_(2.5～10)的清除率是相同降水量锋面降水的数倍,这是由它们不同的产生机制和降水特征造成的。冷锋对颗粒污染物的影响也以清除为主,粗粒子的清除率较高。根据冷锋过境初期颗粒物浓度变化趋势,冷锋可分为先升后降型和直降型。先升后降的变化特征是冷锋对颗粒污染物与气态污染物浓度影响的重要差别之一。(4)为了更好地探讨典型天气过程中兰州地区颗粒物污染的形成机制,对沙尘、冷锋等不同类型典型天气过程中兰州地区大气边界层结构和湍流输送特征及其与颗粒物污染的关系进行研究,结果表明:沙尘天气过境前,边界层有较强逆温出现;随着沙尘天气爆发,逆温层被破坏,混合层迅速发展,边界层低层温度和湿度垂直梯度变得很小,而风速垂直梯度则增大;此时随着风速迅速增大,PM_(10)浓度骤增。沙尘过境期间垂直湍流输送强烈,经向和纬向动量均是向下输送的(其中经向输送较强)。上游有明显沙尘输送时,沙尘浓度峰值落后于风速峰值。先升后降型冷锋过境初期对颗粒物浓度的影响机制与沙尘天气类似。动量下传特别是经向动量下传是造成沙尘天气和先升后降型冷锋过境初期颗粒物严重污染的主要原因之一。
参考文献：
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