沙尘天气是强风卷起沙尘使能见度降低的天气现象，按照能见度划分为浮尘、扬沙、沙尘暴3个等级，是风蚀荒漠化、生态环境恶化的标志之一^［1-4］。沙尘天气对当地和下风向地区的工农业生产、人民生活、身体健康、生态环境都会造成不利影响。

众多学者对沙尘天气从发生源地、发生季节和传输路径、高空传输、沉降特性、数值模拟、天气气候成因等方面进行了研究^［5-12］，但是较少定量分析沙尘强度。根据牛生杰等^［13］在巴丹吉林和腾格里等沙漠边缘区春季的多次取样观测，不同类型沙尘天气的地面沙尘浓度不同，成倍数关系，Wang等^［14］根据沙尘天气气溶胶浓度的倍数关系定义的沙尘指数（dust index，DI）能较准确地定量反映沙尘强度，被广泛应用。

土地沙化和荒漠化是严重的环境问题。辽宁位于东北平原南部，是中国重要的粮食生产基地。随着中国经济和城市化进程的发展，辽宁的城市化水平处于中国前列，治理沙尘天气已成为环境保护的重要内容。本区无沙漠，但北部有科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地，西部有浑善达克沙地等。沙尘天气不仅对本区环境造成影响，对周边地区均有影响^［5］。2021年辽宁沙尘天气明显偏多偏强，通过对沙尘天气和强度的时空分布特征分析，探讨辽宁沙尘天气的活动规律及主要影响气象因素，进而研究气象因素变化特征对辽宁沙尘天气的影响，可为沙尘天气的预报及防治提供参考。

选取辽宁56个地面气象站1960—2020年逐日的天气现象、气温、平均风速、大风日数、降水量、相对湿度等观测资料，数据连续性和完整性好，时间序列长（旅顺、金州、普兰店、皮口、羊山有1—5年缺失数据），数据来源中国气象局综合气象信息共享平台（CIMISS）。

利用Wang等^［14］的定义对辽宁的沙尘强度指数（DI）进行计算：

式中：FD为浮尘日数；BD为扬沙日数；DS为沙尘暴日数。

根据沙尘强度指数y和时间x建立一元线性回归方程：

式中：回归系数a为沙尘强度的趋势倾向；b为常数。需要用显著性水平验证回归方程的可信性。

分析辽宁沙尘强度指数的突变情况，利用M-K非参数检验法分析沙尘强度指数的变化趋势，给定显著性水平为0.01，得到临界值为u0.01=2.56。

利用皮尔逊分析法分析气象要素与沙尘强度指数间关系，相关系数rxy表示为：

式中：rxy取值为［-1，1］；xi和yi是第i个样本；x¯和y¯分别是这两个样本的平均值。当0<rxy<1，沙尘强度和气象因子呈正相关，当-1<rxy<0，沙尘强度和气象因子呈反相关，并且rxy越大，沙尘强度与气象因子相关关系越强，需要对相关系数rxy进行显著性检验。

1960—2020年，辽宁沙尘日数呈现波动减少趋势（图1A），扬沙日数占比62.74%，浮尘占比30.28%，沙尘暴占比6.97%，扬沙是影响本区的最主要沙尘天气。1960—1984年沙尘日最多，为104—228 d，1985—1999年迅速减少，为46—108 d，2000—2004年，轻微增加，为61—107 d，2005—2014年处于最低值，为17—51 d，2015—2020年轻微增加，为22—76 d。

3类沙尘天气日数月平均分布为单峰型，4月是峰值区，占比21.77%，8月是谷值区（图1B）。春季（3—5月）是辽宁一年中沙尘发生最多的季节，占比54.35%，其次是冬季（12月至翌年2月），占比26.44%，秋季（9—11月），占比13.15%，夏季（6—8月）最少。春季浮尘日数为4.74—7.36 d，扬沙日数为10.41—13.39 d，沙尘暴日数为1.34—2.08 d。

1960—2020年，辽宁沙尘强度指数呈现逐年波动减少趋势（图2A），平均每年减小0.83（通过α=0.01显著性检验）。1960—1979年，呈振荡变化，振荡幅度大，平均为44.33，此阶段沙尘强度最强；1980—1989年，波动趋缓，波动幅度小，平均为26.02。1990—2009年，沙尘强度指数进一步下降，平均为13.89。2010年以来，减弱更为明显，平均为6.78。沙尘强度指数年际差异变化大，最小值2.58，出现在2012年，最大值69.17，出现在1960年。

月均沙尘强度指数为0.15—5.52（图2B），为单峰型分布，最大值为4月，最小值为8月，沙尘强度指数最大值出现在春季，其次出现在冬季、秋季，夏季值最低。

辽宁单站年均沙尘日数为7.03 d（图3）。其中，扬沙为4.79 d，浮尘为1.94 d，沙尘暴为0.29 d。北部的康平和西部的绥中浮尘日较多，为4.29—9.90 d。中部的新民、西北部的阜新和西部的锦州扬沙日数较多，为20.26—23.87 d。西北的彰武、新民沙尘暴日较多，为1.31—2.01 d。东南部和南部地区沙尘日较少，为1.38—3.82 d。浮尘在东南部和南部地区的日数要比扬沙多，平均多0.97 d，说明影响东南部和南部（大连、鞍山、抚顺、本溪、丹东）的主要沙尘天气是浮尘，影响辽宁其他地区的主要沙尘天气是扬沙。

辽宁年均沙尘强度指数为18.9（图4A），按照沙尘强度指数分为3个区域：西北部沙尘强度指数最大，为60.03—86.03，中部较大，为10.28—39.72，东南部较小，为1.74—9.84。新民、阜新和彰武最大，为76.79—86.03，锦州、康平、北票为60.03—67.31。西北部沙尘日数最多、沙尘最强，与地理位置、地形、地面风速有关。辽宁位于蒙古高原东南部、东北地区南部，东西地势高，为山地丘陵，中部、南部地势低，为平原和沿海半岛^［15］。冷空气从蒙古高原移至本区，由于存在海拔的落差，冷空气移至本区西北部后槽加深，冷锋后风速变大，西北部植被稀疏，且紧邻科尔沁沙地，沙尘强度最大，沙尘日最多。东西部地势高、中部低的地势，狭管效应显著，风速显著增大，为沙尘天气提供动力因子，沙尘强度较大，沙尘日较多。东南部地貌是山地丘陵，植被较多，地表摩擦力加大，风力弱，因而沙尘强度较小，沙尘日较少。

从图4B可以看出，1960—2020年辽宁沙尘强度指数年际变化速率呈现减弱趋势（其中50个站点通过α=0.01显著性检验，3个站点通过α=0.05显著性检验），西部地区呈现显著减弱，锦州和北票年际减小最快，为-3.09—-3.05，其次是阜新、盘锦、彰武、义县为-2.68—-2.03，东部和南部减弱速度较慢，减弱速率为-0.45—-0.01，沙尘强度最大的地区减弱最快。

春季沙尘强度最大，其次是冬季、秋季，夏季最小（图5）。春季，蒙古高原土壤干燥裸露，为沙尘天气发生提供丰富的沙尘源。地表气温上升迅速，湍流运动强，大气层结不稳定，上升运动强，有利于卷起更多的沙尘，并运送至更高处。春季大风日最多、风速最大^［16］，沙尘强度最大、沙尘日最多。浮尘粒子小于扬沙，小颗粒更容易被风裹挟上扬，这可能就是东南部浮尘日多于扬沙日的原因。沙尘到达东南部之前经过一段时间沉降，浓度降低，浮尘日多于扬沙日。冬季土壤封冻，气温低，气流垂直活动弱，大气层结稳定性好于春季，一般多高压控制，多下沉运动，不利于卷起沙尘，大风日较多、风速较大^［16］，因而沙尘日数和强度低于春季。秋季风速小于冬季^［16］，沙尘强度、沙尘日数低于冬季。夏季本区高温多雨，地表植被茂盛，大风日最少、风速最小，沙尘强度最小、沙尘日最少。

春季沙尘强度指数减小最快，其次是冬季、秋季、夏季，除秋季本溪速率呈增强趋势，为0.0001，其他站四季沙尘强度均呈减小趋势（图6）。春季（40站通过α=0.01、7站通过α=0.05显著性检验），西北部的北票等8个站沙尘强度指数减小最快，平均每年为-1.93—-1.02，中部偏西的新民等7个站速率为-0.87—-0.51，其他站为-0.5—-0.05。冬季（42站通过α=0.01、6站通过α=0.05显著性检验），西部的盘锦等9个站减小速率较快，平均每年为-0.96—-0.54，其他站为-0.41—-0.01。秋季（12站通过α=0.01、5站通过α=0.05显著性检验），减小速率平均每年为-0.3—-0.01，速率小于冬季。夏季（6站通过α=0.01、10站通过α=0.05显著性检验）减小最慢，平均每年为-0.14—-0.01。春季沙尘强度最大，沙尘强度减小也最快。

用M-K法对1960—2020年辽宁沙尘强度指数进行突变检验（图7），UF值均小于0，自20世纪70年代末期后，本区沙尘强度指数呈现明显减小趋势，1988—2020年减小趋势超过了0.05临界线（u0.05=1.96），1992年之后超过了0.01临界线（u0.01=2.56），表示沙尘强度减小十分显著。根据UF和UB交点的位置在置信区间内，表示本区沙尘强度在1988年发生突变。

全球变暖、降水增多、地面风速减小^［16-21］，对本区沙尘强度有一定影响。选取1960—2020年辽宁平均气温、最高气温、最低气温、平均风速、年降水量、3—5月降水量、相对湿度，通过相关性和气候倾向率，分析气象因子对本区沙尘强度影响。

风对辽宁沙尘强度影响最大，与年平均风速的相关系数为0.91，与大风日数的相关系数为0.87（均通过α=0.01的显著性检验）；温度的影响次之，沙尘强度与最低气温相关系数为-0.73，平均气温 -0.59、最高气温-0.43（均通过α=0.05的显著性检验）；与3—5月降水量的相关系数为-0.30（通过α=0.05显著性检验），与降水量和相对湿度的相关性不显著。1960—2020年，辽宁年平均气温年代气候倾向率为0.26 ℃，年最高气温年代气候倾向率为0.22 ℃，年最低气温年代气候倾向率为0.34 ℃，呈显著增温趋势，年平均风速年代气候倾向率为-0.20 m∙s^-1，年大风日数年代气候倾向率为-11.17 d，呈显著下降趋势（表1）。这表明，1960—2020年辽宁年气温升高，有利于植被生长，地表固沙能力增强，减少了起沙的热力因子，同时风速降低、大风日数减少，不利于大风携带沙尘粒子，减小了起沙的动力因子。

综上，1960—2020年辽宁沙尘强度减小主要受气温升高、平均风速降低、大风日数减少等影响，其中平均风速、大风日数和最低气温的贡献率最大。

从年平均来看，影响辽宁的最主要沙尘天气是扬沙，其次是浮尘，沙尘暴占比最少，年均日数分别为4.79、1.94、0.29 d；从空间分布来看，影响东南部和南部（大连、鞍山、抚顺、本溪、丹东）的主要沙尘天气是浮尘，影响辽宁其他地区的主要沙尘天气是扬沙。

1960—2020年辽宁沙尘强度年际演变呈减小趋势，减小速率为0.83；沙尘强度突变发生在1988年；沙尘强度指数的月均值为0.15—5.52，4月为峰值，8月为谷值。

辽宁沙尘强度空间分布格局呈现西北部偏高、东南部偏低；1960—2020年辽宁56个站沙尘强度呈显著减小趋势，其中锦州和北票沙尘强度指数减小较快，平均每年为-3.09—-3.05。沙尘最强的西北部，沙尘强度指数减小最快。

辽宁沙尘强度季节分布呈现春季最大，冬、秋、夏季依次减小。春季沙尘强度减小最快，其次是冬季、秋季、夏季。除本溪站秋季沙尘强度呈现增大趋势，其他站四季沙尘强度呈减小趋势。

辽宁沙尘强度减小主要受气温升高、平均风速降低、大风日数减少等影响，其中平均风速、大风日数和最低气温影响最大。