我国北方沙尘天气的区域特征及气候成因分析

摘要

本文所讨论的沙尘天气主要为起沙机理一致的扬沙和沙尘暴，研究范围为北纬35度以北地区，站点340个。文中首先对所选我国北方范围的沙尘主要影响区进行分区，用网格面积加权计算区域平均的方法，比较了各区沙尘天气的气候特征，包括日变化、月变化、季节变化、年变化、年代际变化特征及变化周期和发生突变的年份。结果表明，指出我国北方的扬沙与沙尘暴日数的高频区具有一致性，主要在西北部存在两个多发地区：一是河西走廊、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、毛乌素沙地及其周边地区；其次是塔克拉玛干大沙漠和柴达木盆地及其周边地区。大部分地区的扬沙+沙尘暴日数呈总体下降的趋势，沙尘日数总体增加仅出现在个别地区。在量级上，西部沙尘日数明显多于东部地区，春季是各区沙尘天气的多发期。沙尘暴的发生有比较明显的日变化特征，各区白天较夜间更易发生沙尘暴，发生沙尘暴初始时刻的峰值出现在午后14-15时。近47年来我国北方的沙尘日数还没有表现出明显的周期性变化，各区的沙尘日数均在二十世纪八十年代中期前后发生了由多到少的跃变。总的来说，我国北方的沙尘天气的经向分布有明显的区域特征，尤其在1区(西区)表现得最为突出，2区(中区)和3区(东区)则比较接近。 考虑到我国北方自西向东气候差异可能对沙尘天气造成的影响，对各区与沙尘事件关系较为密切的地面气象要素包括降水、温度、风、湿度、蒸发量、植被指数等作了详细的相关分析和对比分析，揭示了各区控制沙尘天气变化的敏感因素。得出在越干燥(降水少、温度高、湿度低、蒸发量大)、覆被指数越差的西部地区，沙尘越多；1区(西区)年际尺度上降水的增加、湿度的增大对减弱各区沙尘天气的影响起了一定的作用；1区的多沙日数还相应地发生在温度高、蒸发量大的月份；比较各区沙尘日数与其它气候因子的相关关系，2区(中区)和3区(东区)较为一致。各区在湿度越低、平均风速越大或大风日数(或风速＞=5m/s日数)越多的月份，越易发生沙尘天气；在温度偏高、风力偏弱、蒸发量不大的年份，少沙尘天气；风要素是影响各区沙尘天气的最为直接、最优相关的因子。对全区沙尘与蒙古国的降水、我国北方积雪日数、青藏高原积雪日数和表征气候异常变化信号的大气-海洋环流因子包括ENSO事件、NAO、PDO、A0、SOI指数及太阳黑子数等进行了分析，揭示了全球气候准周期性变化对沙尘天气趋势的主导性作用。得出蒙古国西部前一年降水对我国北方的沙尘天气具有较好的指示性；而蒙古全区的平均降水量对我国北方主要是与内蒙古相邻的个别站点有很好的负相关性。青藏高原前一年冬季积雪日数和我国北方的年沙尘日数呈较好的负相关性，当前冬青藏高原积雪日数多时，来年我国北方少沙尘；反之，则多沙尘。另外，就我国北方区域的积雪日数而言，指示性比较强的区域是内蒙古中东部的四子王旗、苏尼特左旗、阿巴嘎旗、那仁宝力格，这些站点的前一年冬季的平均积雪日数对我国北方的沙尘日数有很好的指示性，前冬积雪日数多时，我国北方少沙尘；反之，则多沙尘。同时，与我国北方340个站合并的逐年序列的沙尘日数能很好响应的是NAO、PDO、A0指数，且均呈负相关，这些指数偏高的年份，对应我国北方少沙尘；反之，则多沙尘。此外，我国北方的沙尘还与S0I指数有很明显的滞后两年的正响应关系。年际变化中，与以上指数有显著相关的单站分布表现出不同的特征，其中，NAO指数与单站相关不明显，与AO、PDO有显著负相关的点主要分布在我国北方的中、东部地区，与SOI滞后两年正相关的点也主要分布在中、东部地区。太阳活动强(弱)与我国北方沙尘日数的少(多)是一种更长尺度的年代际的相关关系，而在年际尺度上表现得并不明显。 在要素相关分析的基础上，综合各类因子初步制作了我国北方沙尘气候预测的概念模型，对相关性比较好的七个前期因子包括我国北方区域前一年的年平均气温、(前一年)年平均风速、前一年的年平均相对湿度、前一年的年平均蒸发量、蒙古国OMNOGOV站前一年的年降水量、青藏高原前冬积雪日数、阿巴嘎旗站前冬积雪日数、前年的SOI指数以及西部1区前一年的年平均降水量作逐步回归，挑选出最优因子三个即(前一年)年平均风速、前年的SOI指数、阿巴嘎旗站前冬的平均积雪日数建立统计回归预测模式，以期为沙尘天气的短期气候预测工作提供一些参考依据。最后，也根据本文研究结论提出了几点建议，期望对制定应对沙尘天气负面影响的战略有一定参考价值。

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

§1.1关于沙尘天气的定义

§1.2国内外在沙尘天气气候特征、气候成因及预报方面的研究现状

§1.3本文研究的主要内容、目标及创新之处

第二章资料和方法

§2.1资料

§2.2方法

§2.3研究范围内站点的选定及分区

第三章我国北方沙尘天气的区域特征

§3.1我国北方沙尘天气的总体分布特征

§3.2各区沙尘暴天气的日变化特征

§3.3各区沙尘天气的月、季变化特征

§3.4各区沙尘天气的年际、年代际变化特征

§3.5各区沙尘天气的周期性分析

§3.6各区沙尘天气的突变分析

§3.7综合分析结果

第四章我国北方各区沙尘天气的气候成因分析

§4.1降水

§4.2温度

§4.3风速、大风日数、风速≥5m/s的日数

§4.4相对湿度

§4.5水面蒸发量

§4.6植被指数

§4.7综合分析结果

第五章大气-海洋环流异常对我国北方沙尘天气的影响

§5.1ENSO因子

§5.2 SOI因子

§5.3太阳黑子数

§5.4NAO因子

§5.5 PDO因子

§5.6 AO因子

§5.7综合分析结果

第六章我国北方沙尘天气与其它主要相关因子的关系

§6.1蒙古国降水

§6.2青藏高原前冬积雪日数

§6.3我国北方区域积雪日数

第七章我国北方沙尘气候预测模型的建立

§7.1概念模型

§7.2统计预测模型的建立

第八章结论

§8.1主要结论

§8.2启示及建议

参考文献

致谢