塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠春季沙尘暴特征及其气象影响因素对比

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00158

摘要/Abstract

摘要：

利用2007—2021年多源环境、气象和卫星遥感资料，对比分析塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠春季沙尘暴事件的时空特征，以及导致这种差异的气象影响因子和环流背景。结果表明：（1）塔克拉玛干沙漠沙尘暴频次多于戈壁沙漠，且多发生在塔克拉玛干沙漠中东部，戈壁沙漠则多发生在中国内蒙古西部和蒙古国中南部；（2）东西向地面冷锋系统为塔克拉玛干沙漠沙尘暴的主要影响系统，且500 hPa高度距平场上亚洲东部中高纬度地区总体呈西低东高形势；南北向地面冷锋系统为戈壁沙漠沙尘暴的主要影响系统，且500 hPa高度距平场上亚洲东部低纬到高纬地区上空高度场异常呈“- + -”的分布；（3）塔克拉玛干沙漠春季沙尘暴的发生与当地前冬降水量显著负相关，与地面温度呈显著正相关；戈壁沙漠春季沙尘暴事件的发生与当地前冬降水量正相关，与地面温度负相关，但不显著。

关键词: 春季沙尘暴, 环流背景, 塔克拉玛干沙漠, 戈壁沙漠, 气象影响

Abstract:

In this study， we used multi-source environmental， meteorological and satellite remote sensing data from 2007 to 2021 to analyze the spatial-temporal characteristic of spring sandstorms and the related meteorological influences of the Taklimakan Desert and Gobi Desert. The results show that：（1） The frequency of spring sandstorms in Taklimakan Desert is much stronger than that in Gobi Desert， but it mostly occurs in the east-central Taklimakan Desert， and it mostly occurs in the western part of Inner Mongolia and the south-central Mongolia in Gobi Desert. （2） The east-west cold front is the main influence system in Taklimakan Desert， and the 500 hPa geopotential height anomaly is generally low in the west and high in the east in mid-high latitude in eastern Asia； The south-north cold front is the main influence system in Gobi Desert， and the 500 hPa geopotential height anomaly over the low latitude to high latitude areas in eastern Asia is “- + -”. （3） Spring sandstorms in Taklimakan Desert has the significantly negative correlation with the local pre winter precipitation and the significantly positive correlation with the ground temperature； Spring sandstorms in Gobi Desert are positively correlated with the local pre winter precipitation and are negatively correlated with the ground temperature， but the correlations are not significant.

Key words: spring sandstorms, circulation background, Taklimakan Desert, Gobi Desert, meteorological influence

中图分类号:

P429

李亚云, 成巍, 王宁, 李欣, 高睿. 塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠春季沙尘暴特征及其气象影响因素对比[J]. 中国沙漠, 2023, 43(4): 1-9.

Yayun Li, Wei Cheng, Ning Wang, Xin Li, Rui Gao. Comparative study on the characteristic of spring sandstorms and the related meteorological factors of the Taklimakan Desert and Gobi Desert[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(4): 1-9.

图/表 11

图1 塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠地区观测站点分布

Fig.1 Distribution of observation stations in Taklimakan Desert and Gobi Desert

图2 2007—2021年塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠年平均沙尘气溶胶光学厚度（AOD，A）、平均沙尘排放量（B）、平均沙尘干湿沉降量（C）分布

Fig.2 Distribution of annual dust AOD （A）， emission （B）， dry and wet deposition （C） in Taklimakan Desert and Gobi Desert from 2007 to 2021

图3 2007—2021年塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠地区春季（A）、夏季（B）、秋季（C）、冬季（D）沙尘气溶胶光学厚度（AOD）空间分布

Fig.3 Distribution of annual AOD in spring （A）， summer （B）， autumn （C）， winter （D） in Taklimakan Desert and Gobi Desert from 2007 to 2021

图4 2007—2021年塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠地区春季（A）、夏季（B）、秋季（C）、冬季（D）沙尘排放量空间分布

Fig.4 Distribution of annual emission in spring （A）， summer （B）， autumn （C）， winter （D） in Taklimakan Desert and Gobi Desert from 2007 to 2021

图5 2007—2021年塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠地区春季（A）、夏季（B）、秋季（C）、冬季（D）沙尘干湿沉降量空间分布

Fig.5 Distribution of annual dry and wet deposition in spring （A）， summer （B）， autumn （C）， winter （D） in Taklimakan Desert and Gobi Desert from 2007 to 2021

图6 2007—2021年塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠地区春季沙尘暴频次

Fig.6 Frequency of spring sandstorms in Taklimakan Desert and Gobi Desert from 2007 to 2021

图7 2007—2021年塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠地区春季沙尘暴事件下AOD（A1\B1）、沙尘排放量（A2\B2）和沙尘干湿沉降量（A3\B3）距平分布

Fig.7 Anomaly distribution of dust AOD （A1\B1）， emission （A2\B2）， dry and wet deposition （A3\B3） of spring sandstorms in Taklimakan Desert and Gobi Desert from 2007 to 2021

图8 塔克拉玛干沙漠（A）和戈壁沙漠（B）地区春季沙尘暴事件期间08:00或20:00地面平均环流特征

Fig.8 Characteristics of Surface mean circulation at 08:00 or 20:00 during spring sandstorms in Taklimakan Desert （A） and Gobi Desert （B）

图9 塔克拉玛干沙漠（A）和戈壁沙漠（B）地区春季沙尘暴事件期间08:00或20:00 500 hPa平均环流特征

Fig.9 Characteristics of 500 hPa mean circulation at 08:00 or 20:00 during spring sandstorms in Taklimakan Desert （A） and Gobi Desert （B）

图10 塔克拉玛干沙漠（A）和戈壁沙漠（B）地区春季沙尘暴日数与前冬降水量趋势变化

Fig.10 The trend of spring sandstorms and the local pre winter precipitation in Taklimakan Desert （A） and Gobi Desert （B）

图11 塔克拉玛干沙漠（A）和戈壁沙漠（B）地区春季沙尘暴日数与地面温度趋势变化

Fig.11 The trend of spring sandstorms and the ground temperature in Taklimakan Desert （A） and Gobi Desert （B）

参考文献 30

1	Jia R， Liu Y Z， Chen B，et al.Source and transportation of summer dust over the Tibetan Plateau［J］.Atmospheric Environment，2015，123：210-219.
2	Chen S Y， Huang J P， Kang L T，et al.Emission，transport，and radiative effects of mineral dust from the Taklimakan and Gobi deserts comparison of measurements and model results［J］.Atmospheric Chemistry and Physics，2017，17（3）：2401-2421.
3	Huang J P， Minnis P， Chen B，et al.Long-range transport and vertical structure of Asian dust from CALIPSO and surface measurements during PACDEX［J］.Journal of Geophysical Research，2008，113：D23212.
4	Kang L T， Huang J P， Chen S Y，et al.Long-term trends of dust events over Tibetan Plateau during 1961-2010［J］.Atmospheric Environment，2016，125：188-198.
5	Kim J.Transport routes and source regions of Asian dust observed in Korea during the past 40 years （1965-2004）［J］.Atmospheric Environment，2008，42：4778-4789.
6	Xiao F， Zhou C.Dust storms evolution in Taklimakan Desert and its correlation with climatic parameters［J］.Journal of Geographical Sciences，2008，18（4）：415-424.
7	熊洁，赵天良，韩永翔，等.1995-2004年东亚沙尘气溶胶的模拟源汇分布及垂直结构［J］.中国环境科学，2013，33（6）：961-968.
8	茹建波，王天河，李积明，等.东亚沙尘源区晴空和云上沙尘气溶胶特征［J］.中国沙漠，2018，38（2）：372-383.
9	包春玲，咏梅，金额尔德木吐，等.东亚沙尘区域时空变化特征分析［J］.地理研究，2021，40（11）：3002-3015.
10	杨婕，赵天良，程叙耕，等.2000-2019年中国北方地区沙尘暴时空变化及其相关影响因素［J］.环境科学学报，2021，41（8）：2966-2975.
11	延昊，王长耀，牛铮，等.东亚沙尘源地、沙尘输送路径的遥感研究［J］.地理科学进展，2002，21（1）：90-94.
12	高会旺，祁建华，石金辉，等.亚洲沙尘的远距离输送及对海洋生态系统的影响［J］.地球科学进展，2009，24（1）：1-10.
13	钱胜利，李成才，张庆红.东亚高空大气气溶胶的分布及沙尘输送特征研究［J］.北京大学学报（自然科学版），2010，46（4）：547-554.
14	于兴娜，张慧娟，登增然登，等.沙尘源区与下游地区沙尘期间气溶胶光学特性分析［J］.中国沙漠，2012，32（6）：1710-1715.
15	刘建慧，赵天良，刘煜，等.沙尘气溶胶的跨亚欧大陆传输对东亚地区大气环境的影响［J］.环境科学学报，2014，34（12）：3102-3111.
16	郭俊，银燕，王咏薇，等.东亚沙尘分布、源汇及输送特征的模拟研究［J］.中国环境科学，2017，37（3）：801-812.
17	陈思宇，黄建平，李景鑫，等.塔克拉玛干沙漠和戈壁沙尘起沙、传输和沉降的对比研究［J］.中国科学：地球科学，2017，47（8）：939-957.
18	贾瑞，刘玉芝，吴楚樵，等.2007-2017年中国沙尘气溶胶的三维分布特征及输送过程［J］.中国沙漠，2019，39（6）：108-117.
19	宿兴涛，王汉杰，宋帅，等.近10年东亚沙尘气溶胶辐射强迫与温度响应［J］.高原气象，2011，30（5）：1300-1307.
20	宿兴涛，王汉杰.近10年东亚沙尘气溶胶时空分布与起尘通量的数值研究［J］.高原气象，2012，31（3）：676-687.
21	徐成鹏，葛觐铭，黄建平，等.基于CALIPSO星载激光雷达的中国沙尘气溶胶观测［J］.中国沙漠，2014，34（5）：1353-1362.
22	钱正安，蔡英，刘景涛，等.中蒙地区沙尘暴研究的若干进展［J］.地球物理学报，2006，49（1）：83-92.
23	贺沅平，张云伟，顾兆林.特强沙尘暴灾害性天气的研究及展望［J］.中国环境科学，2021，41（8）：3511-3522.
24	庞舒婷，林莹晶，汤晨光，等.基于MERRA2再分析资料的全球AOD和沙尘AOD空间分布及趋势［J］.兰州大学学报（自然科学版），2021，57（1）：54-62.
25	Christian A，Gueymard， Yang D Z.Worldwide validation of CAMS and MERRA-2 reanalysis aerosol optical depth products using 15 years of AERONET observations［J］.Atmospheric Environment，2020，225：117216.
26	Wang A， Xie X， Liu X，et al.Direct radiative effect（DRE） of dust aerosols on West African and East Asian monsoon：the role of ocean-atmosphere interactions［J］.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2022，127：e2021JD035917.
27	贾瑞，李君，祝清哲，等.中国西北地区气溶胶的三维分布特征及其成因［J］.中国沙漠，2021，41（3）：34-43.
28	沙尘天气等级：［S］.2017.
29	徐祥德，王继康，张碧辉，等.大气环境气象公报（2020年）［R］.北京：中国气象局，2021.
30	刘冲，赵天良，熊洁，等.1991-2010年全球沙尘气溶胶排放量气候特征及其大气环流影响因子［J］.中国沙漠，2015，35（4）：959-970.

[1]	陈京平, 余子莹, 杨帆, 王蜜, 胡涵, 倪观忠, 高鑫, 王鑫. 塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴和地表沙物质粒度特征[J]. 中国沙漠, 2023, 43(2): 150-158.
[2]	王大刚, 于洋, 孙凌霄, 何婧, Ireneusz Malik, Malgorzata Wistuba, 姜逢清, 于瑞德. 塔克拉玛干沙漠南缘典型绿洲ET₀模型适用性评价及修正[J]. 中国沙漠, 2021, 41(6): 41-53.
[3]	刘凯露, 吴新萍, 刘永强, 买买提艾力·买买提依明null, 杨帆, 何清. 基于多源遥感与再分析数据估算塔克拉玛干沙漠地表净辐射日变化[J]. 中国沙漠, 2021, 41(5): 51-61.
[4]	张建涛, 王敏仲, 何清, 潘红林, 孟露, 王延慧. 塔克拉玛干沙漠腹地夏季夜间低空急流变化特征[J]. 中国沙漠, 2020, 40(5): 89-100.
[5]	周洒洒, 何清, 金莉莉, 张建涛. 塔克拉玛干沙漠北缘绿洲-荒漠过渡带辐射特征[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 43-51.
[6]	赵佳伟, 何清, 金莉莉, 李振杰, 买买提艾力·买买提依明, 张建涛, 艾克代·沙拉木. 塔克拉玛干沙漠腹地起伏地形近地层微气象特征[J]. 中国沙漠, 2020, 40(2): 144-155.
[7]	李爱敏, 韩致文. 新月形沙丘形态参数与移动速度的关系[J]. 中国沙漠, 2020, 40(1): 29-40.
[8]	金莉莉, 李振杰, 何清, 买买提艾力·买买提依明, 霍文, 张建涛. 塔克拉玛干沙漠北缘夏季典型晴天近地层湍流能谱特征[J]. 中国沙漠, 2019, 39(6): 1-12.
[9]	赵佳伟, 何清, 金莉莉, 李振杰, 买买提艾力·买买提依明, 张建涛. 塔克拉玛干沙漠腹地秋季陆面过程特征[J]. 中国沙漠, 2019, 39(4): 159-167.
[10]	周雪英, 贾健, 刘国强, 王芳, 仇会民, 孙怀琴. 1997—2017年塔克拉玛干沙漠腹地降水特征[J]. 中国沙漠, 2019, 39(1): 187-194.
[11]	王敏仲, 徐洪雄, 王寅钧, 买买提艾力·买买提依明, 张建涛. 塔克拉玛干沙漠夏季晴空对流边界层大涡模拟[J]. 中国沙漠, 2018, 38(6): 1275-1286.
[12]	金莉莉, 李振杰, 何清, 刘永强, 买买提艾力·买买提依明, 辛渝. CoLM模式对塔克拉玛干沙漠北缘陆面过程模拟评估及修正[J]. 中国沙漠, 2018, 38(6): 1287-1302.
[13]	杨阳, 杨帆, 买买提艾力·买买提依明, 杨兴华, 霍文, 周成龙, 何清, 陈帅. 塔克拉玛干沙漠塔中与巴丹吉林沙漠拐子湖地表辐射特征对比[J]. 中国沙漠, 2018, 38(5): 1068-1077.
[14]	李爱敏, 韩致文, 钟帅, 郭彩赟. 基于CASS和ArcGIS的新月形沙丘属性参数提取[J]. 中国沙漠, 2018, 38(3): 484-491.
[15]	彭艳梅, 王舒, 肖高翔, 高磊, 何清, 刘新春. 塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区大气气溶胶散射系数影响因子[J]. 中国沙漠, 2018, 38(2): 384-392.