塔里木盆地两次沙尘天气过程对比分析
曼吾拉·卡德尔 , 1 , 2 , 张璐 3 , 刘鑫华 , 2 , 努尔比亚·吐尼牙孜 4 , 古丽乃帕尔·木明 5 , 高韶勃 6
1.新疆机场(集团)有限责任公司,新疆 乌鲁木齐 830000
2.国家气象中心,北京 100081
3.内蒙古自治区气象台,内蒙古 呼和浩特 010051
4.喀什地区气象台,新疆 喀什 844000
5.洛浦县气象局,新疆 洛浦 848200
6.中国农业科学院草原研究所,内蒙古 呼和浩特 010010
Comparative analysis of two dust weather processes in Tarim Basin, China
Mavlan Kader , 1 , 2 , Zhang Lu 3 , Liu Xinhua , 2 , Nurbiye Tunyaz 4 , Gulnafar Muming 5 , Gao Shaobo 6
1.Xinjiang Airport Group Co. ,Ltd,Urumqi 830000,China
2.National Meteorological Center,Beijing 100081,China
3.Inner Mongolia Meteorological Observatory,Hohhot 010051,China
4.Kashi Meteorological Observatory,Kashi 844000,Xinjiang,China
5.Lop Meteorological Administration,Lop 848200,Xinjiang,China
6.Grassland Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Hohhot 010010,China
通讯作者: 刘鑫华(E-mail: 59881052@qq.com )
收稿日期: 2022-09-09
修回日期: 2022-12-01
基金资助:
工业和信息化部项目 . MJ-2014-J-70 内蒙古自然科学基金博士基金项目 . 2020BS03046 中国农业科学院草原研究所基本科研业务费专项 . 1610332020015
Received: 2022-09-09
Revised: 2022-12-01
作者简介 About authors
曼吾拉·卡德尔(1988—),男,新疆哈密人,工程师,主要从事民航气象业务工作及研究E-mail:32812608@qq.com
, E-mail:32812608@qq.com
摘要
利用常规观测资料、再分析资料及CALIPSO星载激光雷达资料,基于HYSPLIT模式及潜在源贡献因子分析法、浓度权重轨迹分析法,对比分析了相似环流形势背景下塔里木盆地2015年6月和2022年3月两次典型沙尘天气过程,以和田为例分析两次过程中高低空系统配置、相关物理量特征、沙尘输送路径及潜在源区的差异。结果表明:两次天气过程均受高空槽影响,但2015年6月沙尘天气过程相对2022年3月沙尘天气过程高空槽位置更为偏南且具有明显的经向特征,阻塞高压系统的崩溃使得冷空气迅速爆发,大气垂直运动强烈,从而盆地内沙尘天气强度强于2022年3月沙尘天气过程。2022年3月沙尘天气过程除受槽底少许冷空气翻山造成沙尘天气外,低层偏东风急流相对2015年6月沙尘天气过程更为强盛,使得盆地东部出现沙尘暴并自西向东输送,盆地同时受东、西两路沙尘天气影响。2015年6月沙尘天气过程沙尘主要由偏西路径输送,主要源地为塔克拉玛干沙漠西部,并有部分沙尘由吉尔吉斯斯坦南部输入,2022年3月沙尘天气过程沙尘颗粒主要受偏东气流驱动,塔克拉玛干沙漠是主要起沙源地。2022年3月沙尘天气过程期间和田附近偏西风及偏东风场辐合使得沙尘颗粒汇聚,加之稳定的环流形势及相对暖湿的大气条件,沙尘不易扩散,因此低能见度持续时间相对更长。特殊的地理位置使得无论是盆地内部由西向东还是由东向西的沙尘过程都会在和田地区累积造成影响。
关键词:
沙尘天气
;
诊断分析
;
传输路径
;
潜在源分析
Abstract
Using the conventional observation data, NCEP reanalysis data and CALIPSO satellite data, HYSPLIT model, potential source contribution factor analysis method and concentration weight trajectory analysis method, two typical dust weather processes in summer of 2015 and spring of 2022 in Tarim Basin under similar circulation situation were compared and analyzed. Taking Hotan as an example, the differences of weather system configuration, related physical quantity characteristics, dust transport path and potential source areas in the two processes were analyzed. The results show that the two weather processes were both affected by the upper trough, but the location of the upper trough in summer of 2015 was more southward than that in spring of 2022 and had obvious meridional characteristics. The collapse of the blocking high system caused the rapid outbreak of cold air and the strong vertical movement of the atmosphere, so the intensity of dust weather in summer of 2015 in the basin was stronger than that in spring of 2022. In spring of 2022, in addition to the dust weather caused by a little cold air over the bottom of the trough, the low-level easterly jet was stronger than in summer of 2015, which caused the sandstorm in the east of the basin and transported from west to east. The dust in summer of 2015 was mainly transported by west path, and the main source was the west of Taklimakan Desert, and some dust was transported from south of Kyrgyzstan. The dust particles in spring of 2022 were mainly driven by easterly airflow, and Taklimakan Desert was the main source of dust. During spring of 2022, the convergence of the westerly and easterly wind fields near Hotan made the dust particles converge. In addition, the stable circulation situation and relatively warm and humid atmospheric conditions made the dust difficult to diffuse. Therefore, the duration of low visibility in spring of 2022 was relatively longer. The special geographical location made the dust process from west to east or from east to west in the basin accumulated in Hotan area.
Keywords:
dust weather
;
diagnostic analysis
;
transmission path
;
potential source analysis
本文引用格式
曼吾拉·卡德尔, 张璐, 刘鑫华, 努尔比亚·吐尼牙孜, 古丽乃帕尔·木明, 高韶勃. 塔里木盆地两次沙尘天气过程对比分析 . 中国沙漠 [J], 2023, 43(4): 76-88 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00160
Mavlan Kader, Zhang Lu, Liu Xinhua, Nurbiye Tunyaz, Gulnafar Muming, Gao Shaobo. Comparative analysis of two dust weather processes in Tarim Basin, China . Journal of Desert Research [J], 2023, 43(4): 76-88 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00160
0 引言
沙尘天气包括浮尘、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴和特强沙尘暴天气[1 ] 。沙尘天气期间,大气沙尘颗粒物的浓度增加导致大气能见度降低,污染源区的有害颗粒物随着沙尘暴输送,进而影响大气环境质量。因此,降低沙尘天气的危害已成为环境研究领域的重要任务[2 ] 。与沙尘天气伴随的大气污染成因复杂,不仅需要了解沙尘天气的时空分布、发生规律、强度和变化机制,还需要对沙尘颗粒物的来源、移动路径进行深入研究。沙尘的传输路径与造成沙尘天气的冷空气移动密切相关,东亚地区沙尘移动路径主要有西北路径、偏西路径和偏北路径[3 ] ,高空引导气流与低层冷空气的强度以及地形是导致沙尘传输出现显著差异的主要影响因素[4 ] 。
过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] 。但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野。塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] 。盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] 。地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] 。盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] 。盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] 。和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响。长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展。
因此我们特选取发生在塔里木盆地2015年6月9—10日与2022年3月25—26日的沙尘天气过程,以和田为例,在相似天气系统背景下对两次过程的高低空配置、热力及动力等条件、沙尘传输路径及潜在源地差异进行分析探讨,旨在为特定地区相似环流背景下沙尘天气过程的预报预警服务提供参考。
1 资料与方法
1.1 资料来源
污染物浓度资料源于和田地区环保局监测点(编码:3614A)PM10 浓度数据;中国气象数据网(http://data.cma.cn )提供共享的地面观测数据;后向轨迹计算的资料为NCEP(National Centers for Environmental Prediction)发布的GDAS(Global Data Assimilation System)全球资料同化系统数据(ftp://arlftp.arlhq.noaa.gov/pub/archives/gdas1)。天气形势、相关物理量基于NCAR/UCAR 提供的 NCEP FNL 1°×1°(Final Operational Global Analysis) 全球大气再分析资料;卫星资料来自CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar Infrared Pathfinder Satellite Observations)星载激光雷达资料二级产品VMF(Vertical Feature Mask)数据。
1.2 研究方法
近年来,具有处理多种气象要素输入场、多种物理过程和不同类型排放源功能的HYSPLIT模式被广泛用于了解气流或粒子的运动轨迹[23 ] ,并利用Meteoinfo软件中的TrajStat 模块对PM10 、PM2.5 等污染物潜在源区进行识别[24 -25 ] ,为沙尘等污染物传输路径及潜在源地分析提供了重要的方法。文内除了对气团进行后向轨迹聚类分析判断沙尘粒子的传输路径外,进一步使用潜在源贡献因子分析法、浓度权重轨迹分析法确定沙尘污染物源地及潜在源地的具体贡献权重。除此之外计算后引入水平螺旋度,用以辅助判断沙尘源地。
1.2.1 潜在源贡献因子分析法
潜在源贡献因子分析法(Potential Source Contribution Function,PSCF)是基于条件概率函数发展而来的定性识别潜在污染源的方法,结合气团轨迹和某要素值给出可能的排放源位置[26 ] 。将研究区域划分为一定分辨率的若干网格ij (i ,j 分别代表经度和纬度),PSCF值为经过网格的污染轨迹端点数 mij 与落在该网格所有轨迹端点数nij 的比值,即PSCF可定义为:
P S C F i j = m i j n i j (1)
当某一网格中的nij 小于研究区内每个网格内平均轨迹端点数的3倍时,就使用权重系数Wij 乘以PSCFij ,得到加权潜在源贡献因子WPSCFij (Weighted Potential Source Contribution Function,WPSCF),用来降低PSCF 的不确定性。引用以下权重系数:
W i j = 1.0 n i j > 80 0.7 20 < n i j ≤ 80 0.42 10 < n i j ≤ 20 0.05 n i j ≤ 10 (2)
WPSCF 值越大,表征经过该网格污染轨迹比例越高,并将WPSCF 值按0~0.3、0.3~0.7、0.7~1.0分为轻度、中度和重度污染格网。
1.2.2 浓度权重轨迹分析法
PSCF只能反映每个网格中污染轨迹的比例,不能反映污染轨迹的污染程度,因此浓度权重轨迹分析法(Concentration-Weighted Trajectory,CWT)被用来计算潜在源区气团轨迹浓度权重,分析不同轨迹的污染程度[27 ] :
C W T i j = 1 ∑ l = 1 M τ i j l ∑ l = 1 M C l τ i j l (3)
式中:CWTij 是网格ij 的平均权重浓度;l 是轨迹;Cl 是轨迹l 经过网格ij 时对应的大气污染物浓度;τijl 是轨迹l 在网格ij 停留的时间。PSCF分析中所用的权重系数同样适用于CWT分析,以减少nij 较小时引起的误差。
1.2.3 螺旋度
螺旋度在沙尘天气分析中有广泛的应用,在中小尺度系统中,当沙尘暴分型满足槽型时,需与高空槽 、地面冷锋等指标配合,判断未来24 h内该区下游是否将有沙尘天气出现[28 ] 。定义局地螺旋度Hk 公式为[29 -31 ] :
H k = ∂ v ∂ x - ∂ u ∂ y ω = ξ ω (4)
式中:Hk 为局地螺旋度,单位为m-2 ·s-2 ;ω 为P 坐标系中的垂直速度;∂ v ∂ x - ∂ u ∂ y 表示相对涡度的垂直分量。
2 天气实况及环流形势
2.1 天气实况
2015年6月9—10日,塔里木盆地沙尘天气过程期间盆地内6个站点出现强沙尘暴、8个站点出现沙尘暴,其余5个站点出现扬沙或浮尘天气(图1 A),其中和田出现了罕见的“黑风暴”天气。和田市极大风速达到18.2 m·s-1 ,最低能见度仅为30 m,沙尘暴结束后能见度低于1 000 m的浮尘天气持续27 h。
图1
图1
2015年6月沙尘天气过程(A)和2022年3月沙尘天气过程(B)期间沙尘天气分布
Fig.1
Dust weather distribution in dust weather process of 2015 (A) and 2022 (B)
2022年3月25—26日塔里木盆地尘天气过程中有15个站点出现沙尘暴天气,5个站点为扬沙或浮尘(图1 B)。和田极大风速9.8 m·s-1 ,和田主要受扬沙及浮尘天气影响,最低能见度300 m,能见度低于1 000 m的浮尘天气持续39 h。两次天气过程强度强、能见度极差、空气污染严重,对当地群众身体健康、农牧业及交通造成了极大的危害。
2.2 天气形势
2.2.1 500 hPa 环流场
2015年6月9日08:00(图2 A)500 hPa 欧亚大陆形势场为明显的“Ω”型,西伯利亚地区有强大的阻塞高压生成,欧洲脊不断发展推动乌拉尔长波槽向东移动,受阻塞高压阻挡使长波槽加深并移至新疆西部,新疆地区处于较强高压脊控制,蒙古国中部至东疆东部存在横槽,横槽后西北气流受东天山及阿尔泰山阻挡,部分冷空气因地形原因“东灌”入盆地内,低层850 hPa 盆地东部出现东北风急流区。9日14:00槽线压至盆地西部国境线附近,槽底加深南压至盆地西部70°E、35°N附近并且加强,9日20:00(图2 B)槽后强盛的西北气流不断向南输送的冷空气在阻塞高压西侧堆积并使其崩溃,长波槽迅速东移,槽后冷空气暴发引起地面大风,从而爆发强沙尘天气,同时东疆东部横槽东移南下,850 hPa 偏东风急流自盆地东部大范围进入盆地内。
图2
图2
2015年6月9日08:00(A)、20:00(B)及2022年3月24日08:00(C)、20:00(D) 500 hPa高度场(黑色等值线,单位:gpm)、温度场(红色等值线,单位:℃)及850 hPa 风场
Fig. 2
500 hPa height field (black isoline, unit: gpm), temperature field (red isoline, unit: °C) and 850 hPa wind field at 08:00 (A), 20:00 (B) on 9 June, 2015 and at 08:00 (C), 20:00 (D) on 24 March, 2022
2022年3月22日08:00欧亚大陆基本呈两槽一脊型环流形势,巴湖西北部至里海北部一带为深厚的低值系统,并生成中心值为 516 gpm、-40 ℃的闭合冷中心,新疆处弱脊控制。23日08:00欧洲脊发展推动低值系统东移并分裂成南、北两支,南支在24日02:00—08:00(图2 C)在咸海附近生成中亚低值系统并稳定少动,盆地处北支槽底前部,槽后冷空气自西向东翻山进入盆地,同时盆地东部850 hPa偏东风急流区加强, 24日20:00(图2 D)北支开始东移北抬影响北疆地区,盆地转为脊区控制。
2.2.2 海平面气压场
2015年6月9日08:00(图3 A)新疆受中心位于咸海附近的冷高压系统前缘的外围气流控制,冷高压中心强度为1 022.5 hPa,并伴有大范围的中心为+10 hPa的24 h变压区。此时塔里木盆地受热低压系统控制,中心气压值为1 002.5 hPa,盆地热低压系统与冷高压压差达到20 hPa,14:00盆地西北部锋生函数中心值达到3×10-5 K·m-1 ·s-1 ,冷锋开始形成。20:00(图3 B)高压中心东移北抬并略有加强,冷空气不断堆积并沿帕米尔高原及天山北麓形成西南 - 东北走向的密集等压线带,盆地内热低压加强并与冷高系统压差达到27.5 hPa。22:00和田气象站极大风速达到18.2 m·s-1 ,出现能见度为30 m的特强沙尘暴,随后冷高压继续沿天山东移,部分冷空气自盆地东部山口“东灌”入盆地内,低层偏东急流使得沙尘自东向西输送至和田,从而和田低于1 km的浮尘天气持续27 h。
图3
图3
2015年6月9日08:00(A)、20:00(B)及2022年3月24日08:00(C)、20:00(D)海平面气压场(等值线,单位:hPa)、锋生函数(阴影,单位:10-5 K·m-1 ·s-1 )、地面大风(≥17 m·s-1 )
Fig.3
Sea level pressure field (isoline, unit: hPa), frontal function (shadow, unit : 10-5 K·m-1 ·s-1 ), surface gale(≥17 m·s-1 ) at 08:00 (A), 20:00 (B) on 9 June, 2015 and at 08:00 (C) , 20:00 (D) on 24 March, 2022
2022年3月24日08:00海平面气压场(图3 C)表现为从中亚至贝加尔湖地区存在宽阔的高压控制区,中心压值1 030 hPa,塔里木盆地受热低压系统控制,南北气压差25 hPa,因强大的气压梯度出现西北大风,盆地西北部出现沙尘暴天气。24日14:00随着冷高压的翻山进入盆地,塔中站附近峰生函数增大至2×10-5 K·m-1 ·s-1 ,风向转为偏东风,极大风速逐渐达到15.8 m·s-1 ,盆地中东部沙尘暴爆发。24日20:00(图3 D)地面冷高压中心移动至北疆,盆地东部已受高压区控制。在此期间,和田当日早间首先为西北风,极大风速9.8 m·s-1 ,午后转为东北风,以短时扬沙转浮尘天气为主,天气过程期间,低于1 km的浮尘天气维持近39 h。
综上所述,2015年6月沙尘天气过程与2022年3月沙尘天气过程虽都受到高空槽影响,但2015年6月沙尘天气过程相对2022年3月沙尘天气过程高空环流具有明显的经向特征,高空槽位置更为偏南,阻塞高压系统崩溃使槽快速东移,地面冷锋附近斜压性导致垂直环流发展并有利于能量的转换,强大的气压梯度及变压梯度引起西北大风,冷空气爆发猛烈,造成的沙尘天气强度明显强于2022年3月沙尘天气过程,同时沙尘天气的传输以西向东为主。2022年3月沙尘天气过程因高空槽偏北只有槽底部影响盆地西侧,造成少许西向东翻山气流的影响形成盆地西侧沙尘天气,但低空偏东急流相对2015年6月沙尘天气过程更强,锋生及偏东急流引起盆地中东部地面大风及沙尘暴天气,偏东风急流驱动沙尘向西推进,东、西两路沙尘颗粒物在和田地区汇集,加之沙尘暴结束后和田地区为稳定的脊区及地面均压场控制,沙尘扩散条件较差,从而低能见度持续时间更长。
3 物理量诊断
3.1 垂直速度及散度场
沿 37.13 °N 做纬向剖面,分析两次沙尘天气发生前垂直方向上的大气运动特点。2015年6月沙尘天气过程发生前(图4 A),强沙尘上游区域77°—79.5°E以上升运动为主,中心强度达4 Pa·s-1 ,上升运动强且400 hPa以下均为强上升运动,有利于沙尘扬起。此时和田对应着下沉运动,中心强度为-1.2 Pa·s-1 ,上游的上升运动有利于沙尘的上扬和输送,而强下沉运动有利于将高空的动量下传到近地面形成地面大风,并将扬起的沙尘向下游输送,即下沉区域产生强沙尘暴天气。而2022年3月沙尘天气过程发生前(图4 B),盆地以弱上升运动为主,中心强度仅为-0.8 Pa·s-1 ,在82°—84°E附近 550~400 hPa为下沉区域,这种配置也有利于地面起风以及起沙及向上输送,但强度相对2015年6月沙尘天气过程明显偏弱。
图4
图4
2015年6月9日20:00(A)和2022年3月24日20:00(B)垂直速度(等值线,单位:Pa·s-1 )、散度(阴影,单位:10-5 s-1 )及风场沿37.13°N纬向垂直剖面
Fig.4
Vertical velocity (isoline, unit: Pa·s-1 ), divergence (shadow, unit : 10-5 s-1 ) and vertical wind profile along 37.13°N at 20:00 (A) on 9 June, 2015 and at 20:00 (B) on 24 March, 2022
3.2 温度平流及假相当位温
温度平流垂直分布差异直接影响大气层结稳定性,形成沙尘暴发生的不稳定层结条件,产生沙尘暴天气,产生能量交换和不稳定能量释放。因此,较高的强冷平流中心与下层的温度平流差异是形成干对流沙尘暴的根本原因[26 ] 。为了更清楚地对南疆盆地两次沙尘过程中温度平流的垂直分布特征进行对比,分别对两次过程中的温度平流沿79.93°E经向剖面分析(图5 )。2015年6月沙尘天气过程开始前6月9日08:00(图5 A),随本次沙尘过程爆发,41°N附近冷平流高度已经处于近地面。20:00(图5 B),冷平流中心强度已低于-0.05 ℃·s-1 ,冷平流前部等值线密集,表明存在较大的温度平流差异,差值最大处超过0.05 ℃·s-1 ,配合初夏较好的近地层热力条件,假相当位温超过340 K,且假相当位温线十分密集,低层的热力不稳定有利于沙粒被扬起,有助于本次沙尘暴的爆发。2022年3月沙尘天气过程开始前3月24日08:00(图5 C),40—42°N附近,200~700 hPa 存在3个冷平流中心,其中,最低的冷平流中心已处于近地面。24日20:00(图5 D),高空冷平流中心显著加强,表明上游地区沙源输送加强,同时,低层冷平流范围扩大,沙尘暴的输送、挟卷与爆发交替进行,使南疆盆地沙尘暴天气强度升级,形成沙尘暴及浮尘天气。
图5
图5
2015年6月9日08:00(A)、20:00(B)及2022年3月24日08:00(C)、20:00(D)温度平流(填色,单位℃·s-1 )、假相当位温(红色等值线,单位:K)及u ,v 风矢量合成(单位m·s-1 )沿 79.93°E垂直剖面
Fig.5
Temperature advection (shadow, unit : ℃·s-1 ), pseudo-equivalent potential temperature (red isoline, unit : K)and vertical wind profile along 79.93°E at 08:00 (A), 20:00 (B) on 9 June, 2015 and at 08:00 (C) , 20:00 (D) on 24 March, 2022
在两次过程中,冷平流扮演的作用有一定差异。2015年6月沙尘天气过程处于近地层的强冷平流增加了温度平流垂直差异,气温直减率加大,形成沙尘暴发生的不稳定层结条件;2022年3月沙尘天气过程除了形成沙尘暴发生所需的不稳定层结条件外,较高层次的冷平流将沙源输送至南疆盆地及其下游地区,形成沙尘暴发生的物质条件。
3.3 水平螺旋度
根据公式(4)计算出两次沙尘天气过程前中、低层600~850 hPa水平螺旋度的分布情况(图6 )。2015年6月9日08:00(图6 A),巴尔喀什湖南、北两侧为一正一负两个螺旋度大值中心,强度分别为250 m2 ·s-2 、-300 m2 ·s-2 ,低层850 hPa散度场表现为中心强度为-50×10-5 s-1 、-40×10-5 s-1 的强辐合中心,这种配置有利于交替出现上升下沉运动,上升运动有利于地面沙尘卷起升入空中,下沉运动则使沙土向下游地区输送。9日20:00,原处巴湖附近的螺旋度大值区东移至北疆北部地区并且强度减弱,在盆地西部喀什至和田一线出现成带状分布的螺旋度负值区,中心位于喀什西部,强度为-200 m2 ·s-2 ,9日22:00和田出现沙尘暴天气,10日02:00(图6 B)随着冷空气的全面爆发进入盆地,盆地西部水平螺旋度的负值区中心增大到-500 m2 ·s-2 。2022年3月24日08:00(图6 C)在盆地西北部存在中心-400 m2 ·s-2 的螺旋度负值中心,盆地内大部螺旋度为交替存在的正、负低值区域,低层850 hPa散度场盆地大气处于辐合状态。24日14:00至25日02:00(图6 D),螺旋度负值大值区沿天山由西向东明显移动,对应盆地东部沙尘暴的发生。
图6
图6
2015年6月9日08:00(A)、6月10日02:00(B)及2022年3月24日08:00(C)、3月25日02:00(D)850 hPa散度(等值线,单位:10-5 s-1 )、水平螺旋度(阴影 ,单位:m2 ·s-2 )
Fig.6
850 hPa divergence (isoline, 10-5 s-1 ), horizontal helicity (shadow, m2 ·s-2 ) at 08:00 on 9 June (A), 02:00 on 10 June (B), 2015 and at 08:00 on 24 March (C) , 02:00 on 25 March (D), 2022
螺旋度负值区的增强表明低层风速的增大,对本次和田特强沙尘暴天气的发生及沙尘在水平方向上的输送、移动有很好的促进作用,并且负值区的移动方向与沙尘输送的方向一致,在一定程度上可以反映出本次沙尘污染物的来源及方向。
4 沙尘来源及传输路径
利用MeteoInfo软件TrajStat模块,以和田地区环保局监测点(37.08°N、79.92°E)为中心点,分别针对2次沙尘天气过程,模拟1 000 m高度后向48 h气团轨迹,并对研究时段到达和田市的气团轨迹进行聚类,分别计算得到天气过程期间的气流输送的主要轨迹,由此判断造成污染的传输路径,并将研究区划分为0.25°×0.25°网格进行PSCF、CWT计算,从而分析污染物潜在源地及潜在源地的具体贡献权重。美国航空航天局(NASA)发射升空的云-大气气溶胶激光雷达红外探索卫星观测系统CALIPSO,可提供全球范围内的气溶胶的垂直分布资料,可以利用 CALIPSO 星载激光雷达提供的二级VFM(Vertical Feature Mask)产品数据识别沙尘。因此,在后向气团轨迹、WPSCF、CWT分析基础上,使用CALIPSO-VFM数据分析两次过程中沙尘垂直方向特征,以此辅助说明两次过程中沙尘源地。
4.1 气团轨迹
分析2015年6月沙尘天气过程气团轨迹(图7 A)发现,由于受到低槽东移的影响,槽后部的偏西北气流将乌兹别克斯坦境内的克孜勒库姆沙漠的沙尘颗粒物输送至和田地区,这一路径累计贡献了23.61%的沙尘气团;同时,槽底部显著的偏西风将境外沙尘颗粒物向东传送至和田地区,提供了25.0%的沙尘颗粒物;除此之外,51.39%的沙尘轨迹受较强的偏北气流带驱动,来自于塔克拉玛干沙漠。2022年3月沙尘天气过程中,由于和田地区处于气旋前部,出现极强的偏东风,东灌的沙尘轨迹占比累计超过65.28%,主要源地来自于塔克拉玛干沙漠、库姆塔格沙漠;另外,有34.72%在西北风的引导下,从西侧将塔克拉玛干沙漠西部的沙尘颗粒物输送至和田(图7 B)。
图7
图7
2015年6月9日(A)和2022年3月25日(B)沙尘天气过程48 h后向轨迹聚类分析
Fig.7
48 h backward trajectory clustering analysis of dust process on June 9, 2015 (A) and March 25, 2022 (B)
4.2 WPSCF
为了进一步明确两次沙尘过程PM10 的潜在源区,使用潜在源区贡献因子分析法PSCF对和田进行分析,轨迹污染的判别阈值采用《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)中规定的PM10 24 h平均二级浓度限值150 μg·m-3 作为阈值,计算后的PM10 潜在贡献因子PSCF的加权结果见图8 ,WPSCF值越大,即该网格所在区域为污染物潜在源区的可能性越大。2015年6月沙尘天气过程(图8 A)中,吉尔吉斯斯坦南部和盆地西部呈现较高的WPSCF 值,大值区集中在盆地西部,表征影响和田沙尘天气 PM10 的主要潜在源区在盆地西部沙漠区域,并且也有部分境外沙尘输入,与聚类分析结果与PSCF大值区位置基本一致。2022年3月沙尘天气过程中(图8 B)高WPSCF 值区域分布较集中,大值区出现在塔克拉玛干沙漠中部和库姆塔格沙漠西部,表明此次过程中PM10 潜在源区与聚类分析结果较为一致。
图8
图8
2015年6月(A)和2022年3月(B)沙尘天气过程WPSCF分布
Fig.8
Distribution of WPSCF in dust process on June 9, 2015 (A) and March 25, 2022 (B)
4.3 CWT
两次沙尘天气 PM10 浓度权重轨迹CWT情况见图9 ,CWT越大表示该网格区域对受体站点污染物质量浓度贡献越大。2015年6月沙尘天气过程中(图9 A)沙尘天气PM10 的污染主要来自于外来输送与塔克拉玛干西部,吉尔吉斯斯坦南部地区对此次过程PM10 质量浓度的贡献约为900 μg·m-3 ,同时塔克拉玛干沙漠西部也有高浓度PM10 的输送,提供的质量浓度约为800 μg·m-3 。相对于WPSCF,CWT结果的范围偏小。2022年3月沙尘天气过程(图9 B)的浓度权重轨迹CWT在盆地中部区域,以和田地区为中心,呈西南-东北向的带状分布,表明此次过程PM10 质量浓度的贡献以东灌沙尘驱动带为主,PM10 最高质量浓度值约在4 500~5 000 μg·m-3
图9
图9
2015年6月(A)和2022年3月(B)沙尘天气过程CWT分布
Fig.9
Distribution of CWT in dust process on June 9, 2015 (A) and March25, 2022 (B)
4.4 CALIPSO 卫星资料
2015年6月沙尘天气过程沙尘天气发生前,CALIPSO卫星于2015年6月9日15:53由北向南经过吉尔吉斯斯坦境内(图10 A),同一时刻卫星探测到的气溶胶垂直分布表明,吉尔吉斯斯坦南部(41.30°N、73.17°E,图10 C红框)0~4 km高度上存在明显的沙尘气溶胶,此处与WPSCF、CWT分析中境外高值区一致,说明当地已有较强的沙尘天气。6月10日04:18卫星经过新疆中东部(图10 B),在盆地区域内(36°—42°N、85°—90°E)0~10 km高度上有明显的沙尘气溶胶分布(图10 D红框),沙尘粒子主要集中在若羌县境内(图中39.72°N、87.44°E),与实况观测资料中沙尘抵达盆地东部时间较为一致。通过对卫星实况数据分析,可推断2015年6月沙尘天气过程发生前盆地以西已有明显的沙尘天气发生,有部分因大风卷起上扬的沙尘颗粒物随高空西风气流输入至盆地内,与盆地上空沙尘颗粒结合,并由西向东输送。
图10
图10
2015年6月9日15:53(A、C)和6月10日04:18(B、D) CALIPSO卫星轨迹(黑色线条)及气溶胶垂直特性信息
色标意义:0:未检测;1 蓝色:洁净海水;2 棕色:沙尘;3 绿色:污染陆地;4 黄色:洁净陆地;5 浅蓝色:被污染的沙尘;6 紫色:烟雾
Fig.10
CALIPSO satellite trajectory (black lines) and aerosol vertical characteristics information at 15:53 on 9 June (A,C) and at 04:18 on 10 June (B,D), 2015
2022年3月沙尘天气过程期间,CALIPSO卫星于2022年3月25日05:06由北向南过境盆地中东部(图11 A),可以看出盆地中东部范围内0~5 km高度附近气溶胶以沙尘污染物为主(图11 C红框区域),说明盆地东部出现沙尘天气,随着冷空气“东灌”沙尘颗粒逐渐向盆地西部输送。26日05:43,CALIPSO卫星经过盆地西部(图11 B),盆地西部同样观测到大范围的沙尘区域,主要集中在和田北部(37.63°N、78.56°E),相对于25日盆地中东部沙尘浓度显著增高,且垂直分布范围更广,主要分布于0~10 km高度层。CALIPSO卫星观测结果与WPSCF及CWT分析结果一致,因此可以说明2022年3月沙尘天气过程中来自塔克拉玛干沙漠及库姆塔格沙漠中的沙尘颗粒物受低层强盛的偏东气流持续向盆地西部输送。
图11
图11
2022年3月25日05:06(A、C)和3月26日05:43(B、D) CALIPSO卫星轨迹(黑色线条)及气溶胶垂直特性信息
色标意义:0:未检测;1 蓝色:洁净海水;2 棕色:沙尘;3 绿色:污染陆地;4 黄色:洁净陆地;5 浅蓝色:被污染的沙尘;6 紫色:烟雾
Fig.11
CALIPSO satellite trajectory ( black lines ) and aerosol vertical characteristics information at 05:06 on 25 March (A,C) and at 05:43 on 26 March (B,D), 2022
综上所述,两次过程沙尘颗粒物的来源有较大的差异。2015年6月沙尘天气过程以西北路和偏北路为主,沙尘来源表现为境外和境内的混合沙尘颗粒;2022年3月沙尘天气过程则以东路为主,沙尘颗粒物主要受偏东气流的驱动。2022年3月沙尘天气过程中PM10 质量浓度远超2015年6月沙尘天气过程数倍,原因为2022年3月沙尘天气过程中沙尘颗粒物由塔克拉玛干沙漠腹地输入和田,偏东急流背景下,大风使沙漠腹地疏松的地质条件更易将大量细小沙尘颗粒物卷入空中并向盆地中西部输送,而2015年6月沙尘天气过程沙源地分别位于境外与盆地西部,境外沙尘颗粒物输送过程中翻山进入盆地过程中的沉降也是其浓度偏低的原因之一。除此之外,两次过程中新疆部分站点均有降水出现,2015年6月沙尘天气过程中主要降水区域集中在南疆西北部山区、昆仑山北部山区、北疆沿天山大部,2022年3月沙尘天气过程降水区域仅为南疆西北部山区及北疆西北部,且降水量相对2015年6月沙尘天气过程偏小,说明2015年6月沙尘天气过程发生前后相对2022年3月沙尘天气过程大气更为湿润,湿润的大气条件不利于细小沙尘颗粒物的上扬,从而影响沙尘浓度进一步增大,这也是沙尘暴结束后2022年3月沙尘天气过程低能见度持续时间相对2015年6月沙尘天气过程更长的原因之一。
5 结论
相似环流背景下塔里木盆地2015年6月9—10日及2022年3月25—26日两次沙尘天气过程前期环流形势相同点为:西西伯利亚地区存在冷槽活动,海平面气压场冷高压强度基本一致,地面冷高压发展及移动路径相似并且均有冷锋生成,高空槽与地面冷锋是两次沙尘天气爆发的动力机制,并且两次过程均出现有冷空气翻山后盆地的“东灌”天气出现。不同点为:2015年6月沙尘天气过程中因受阻塞高压系统阻挡高空槽槽底位置偏南,低槽快速移动导致冷空气爆发猛烈,而2022年3月沙尘天气过程中盆地主要受北支槽底部影响,冷空气主体偏北,因此沙尘天气强度弱于2015年6月沙尘天气过程。
2015年6月沙尘天气过程中沙尘输送以西北路径和北方路径为主,针对和田地区,沙尘主要来源是境外和境内的混合沙尘颗粒物,后期受低层偏东气流“东灌”影响,将塔克拉玛干沙漠的上空浮土及地面沙尘粒子由东向西传输至盆地中西部。2022年3月沙尘天气过程前期有弱冷空气翻山造成盆地西侧沙尘天气爆发,中后期主要受到偏东气流影响,来自塔克拉玛干沙漠及库木塔格沙漠的沙尘粒子由东向西先后造成盆地中西部的沙尘颗粒物的汇集。
2022年3月沙尘天气过程中和田低能见度持续时间相对2015年6月沙尘天气过程更长,原因为除盆地西部冷空气翻山造成大风沙尘暴天气外,盆地中部锋生引起偏东大风及沙尘暴天气,扬起的沙尘因偏东风急流驱动沙尘向西推进,和田附近为偏西风及偏东风的辐合,加之和田地处盆地南部“倒三角”地形的夹角处,易使大气沙尘颗粒物在和田汇集,加之沙尘暴结束后稳定大气层结导致沙尘扩散条件较差、2015年6月沙尘天气过程发生相对2022年3月沙尘天气过程大气更为湿润等条件,使得沙尘缓慢沉降,从而低能见度持续时间更长。
造成盆地内两次沙尘天气过程影响环流形势相似,但强度、影响范围、沙尘传输路径、沙尘浓度等均有差别,因此在沙尘天气预报中需重点关注相似环流系统背景下系统强度、位置及移动路径的差异,还需综合考虑地形、沙尘天气中是否伴随其他天气现象对沙尘天气发生及维持的影响,从而提高沙尘天气预报预警准确率。
对于本文选取的两次沙尘过程的成因、传输、维持和影响有了一定的认识,而具体的过程机理还需要更多个例和更为深入的数值模拟分析进行进一步的研究。同时两次个例时间相距较长,文内暂未考虑下垫面变化对沙尘输送的影响,另由于盆地内部测站稀少,对于盆地内部沙尘时空分布的详细分析还有待于更为精细的观测资料来推进。
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... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
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2020
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
中国北方2021年3月中旬持续性沙尘天气的特征及其成因
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2021
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
2021年3月14-16日中国北方地区沙尘暴天气过程诊断及沙尘污染输送分析
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2022
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
新疆和田绿洲大气降尘和PM10 浓度变化特征分析
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2015
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
和田绿洲沙尘暴物质输送路径及其对大气环境质量的影响
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2020
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
Spatial and temporal variations of blowing dust events in the Taklimakan Desert
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2016
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
Retrievals of aerosol layer height during dust events over the Taklimakan and Gobi Desert
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2020
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
塔里木盆地浮尘的大气边界层结构和天气环流变化特征及盆地地形的影响作用
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2022
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
Nocturnal surface radiation cooling modulated by cloud cover change reinforces PM2.5 accumulation:observational study of heavy air pollution in the Sichuan Basin,southwest China
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2021
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
Dust aerosol impacts on the time of cloud formation in the Badain Jaran Desert Area
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2022
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
Summer atmospheric boundary layer structure in the hinterland of Taklimakan Desert,China
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2016
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
南疆典型沙区沙尘天气发生发展规律研究
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2016
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
和田地区大气降尘对土壤作用的研究
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2002
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
和田降尘与浮尘、扬沙、沙尘暴关系的研究
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2000
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
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1986
... 过去60年,中国北方沙尘天气的发生次数总体呈显著减少的趋势,这与全球变暖导致的西伯利亚高压减弱、平均风速降低、降水量增加有关[5 -6 ] ,尤其是西北、内蒙古和华北地区减少趋势明显[7 ] .但在2021年春季发生数次对干旱-半干旱地区影响显著的沙尘暴过程[8 -9 ] 后,沙尘暴所带来的危害重新被拉回公众和学者的视野.塔里木盆地是新疆乃至全国沙尘暴发生频率最高、危害最严重的地区之一,盆地南部的和田地区尤为严重,沙尘天气年平均超过250 d,频繁的沙尘天气给当地居民的日常生活、生产和身体健康带来了极大危害[10 -11 ] .盆地内沙尘天气具有独特的浮尘滞空区域特征[12 -13 ] ,当发生沙尘天气时塔里木深盆地地形效应使盆地地面沙尘气溶胶浓度增加,盆地独特的近地面风场特征显著影响了地表沙尘气溶胶的排放[14 ] .地表辐射对大气边界层发展和大气污染的形成至关重要,沙尘可以通过辐射效应改变大气的稳定性,近地面的沙尘气溶胶吸收短波太阳辐射,使得大气结构不稳定[15 -16 ] .盆地内沙尘暴发生时夜间稳定边界层遭到破坏且高度进一步提高,白天对流边界层的发展被抑制,对流边界层高度较晴日也大幅下降[17 ] .盆地内区域沙尘传输路径和强度有较大差异,盆地南部和田地区是各区域沙尘天气的主要影响区和频发区[18 ] .和田地区位于塔里木盆地南部,受到特殊的深盆地地形强迫和塔克拉玛干沙漠流沙地表特性的影响.长期以来,有关和田地区沙尘天气的研究以沙尘暴发生频率、沙尘颗粒特征等方面的气候统计分析为主[19 -21 ] ,同时有学者从天气系统角度出发指出引起南疆盆地沙尘天气的500 hPa天气形势主要有长波槽、南支槽、北支低槽[22 ] ,但针对相似天气系统影响下的沙尘发生发展过程、沙尘传输差异等一系列的研究还有待开展. ...
Estimating PM10 air concentrations from dust storms in Iraq,Kuwait and Saudi Arabia
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2001
... 近年来,具有处理多种气象要素输入场、多种物理过程和不同类型排放源功能的HYSPLIT模式被广泛用于了解气流或粒子的运动轨迹[23 ] ,并利用Meteoinfo软件中的TrajStat 模块对PM10 、PM2.5 等污染物潜在源区进行识别[24 -25 ] ,为沙尘等污染物传输路径及潜在源地分析提供了重要的方法.文内除了对气团进行后向轨迹聚类分析判断沙尘粒子的传输路径外,进一步使用潜在源贡献因子分析法、浓度权重轨迹分析法确定沙尘污染物源地及潜在源地的具体贡献权重.除此之外计算后引入水平螺旋度,用以辅助判断沙尘源地. ...
TrajStat:GIS-based software that uses various trajectory statistical analysis methods to identify potential sources from long-term air pollution measurement data
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2009
... 近年来,具有处理多种气象要素输入场、多种物理过程和不同类型排放源功能的HYSPLIT模式被广泛用于了解气流或粒子的运动轨迹[23 ] ,并利用Meteoinfo软件中的TrajStat 模块对PM10 、PM2.5 等污染物潜在源区进行识别[24 -25 ] ,为沙尘等污染物传输路径及潜在源地分析提供了重要的方法.文内除了对气团进行后向轨迹聚类分析判断沙尘粒子的传输路径外,进一步使用潜在源贡献因子分析法、浓度权重轨迹分析法确定沙尘污染物源地及潜在源地的具体贡献权重.除此之外计算后引入水平螺旋度,用以辅助判断沙尘源地. ...
基于PSCF与CWT模型的乌鲁木齐市大气颗粒物源区分析
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2021
... 近年来,具有处理多种气象要素输入场、多种物理过程和不同类型排放源功能的HYSPLIT模式被广泛用于了解气流或粒子的运动轨迹[23 ] ,并利用Meteoinfo软件中的TrajStat 模块对PM10 、PM2.5 等污染物潜在源区进行识别[24 -25 ] ,为沙尘等污染物传输路径及潜在源地分析提供了重要的方法.文内除了对气团进行后向轨迹聚类分析判断沙尘粒子的传输路径外,进一步使用潜在源贡献因子分析法、浓度权重轨迹分析法确定沙尘污染物源地及潜在源地的具体贡献权重.除此之外计算后引入水平螺旋度,用以辅助判断沙尘源地. ...
基于后向轨迹的平潭大气污染输送来源研究
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2019
... 潜在源贡献因子分析法(Potential Source Contribution Function,PSCF)是基于条件概率函数发展而来的定性识别潜在污染源的方法,结合气团轨迹和某要素值给出可能的排放源位置[26 ] .将研究区域划分为一定分辨率的若干网格ij (i ,j 分别代表经度和纬度),PSCF值为经过网格的污染轨迹端点数 mij 与落在该网格所有轨迹端点数nij 的比值,即PSCF可定义为: ...
... 温度平流垂直分布差异直接影响大气层结稳定性,形成沙尘暴发生的不稳定层结条件,产生沙尘暴天气,产生能量交换和不稳定能量释放.因此,较高的强冷平流中心与下层的温度平流差异是形成干对流沙尘暴的根本原因[26 ] .为了更清楚地对南疆盆地两次沙尘过程中温度平流的垂直分布特征进行对比,分别对两次过程中的温度平流沿79.93°E经向剖面分析(图5 ).2015年6月沙尘天气过程开始前6月9日08:00(图5 A),随本次沙尘过程爆发,41°N附近冷平流高度已经处于近地面.20:00(图5 B),冷平流中心强度已低于-0.05 ℃·s-1 ,冷平流前部等值线密集,表明存在较大的温度平流差异,差值最大处超过0.05 ℃·s-1 ,配合初夏较好的近地层热力条件,假相当位温超过340 K,且假相当位温线十分密集,低层的热力不稳定有利于沙粒被扬起,有助于本次沙尘暴的爆发.2022年3月沙尘天气过程开始前3月24日08:00(图5 C),40—42°N附近,200~700 hPa 存在3个冷平流中心,其中,最低的冷平流中心已处于近地面.24日20:00(图5 D),高空冷平流中心显著加强,表明上游地区沙源输送加强,同时,低层冷平流范围扩大,沙尘暴的输送、挟卷与爆发交替进行,使南疆盆地沙尘暴天气强度升级,形成沙尘暴及浮尘天气. ...
聊城市秋季PM2.5 中水溶性离子污染特征及来源解析
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2021
... PSCF只能反映每个网格中污染轨迹的比例,不能反映污染轨迹的污染程度,因此浓度权重轨迹分析法(Concentration-Weighted Trajectory,CWT)被用来计算潜在源区气团轨迹浓度权重,分析不同轨迹的污染程度[27 ] : ...
温度平流在沙尘暴和大风天气预报中的差异分析
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2014
... 螺旋度在沙尘天气分析中有广泛的应用,在中小尺度系统中,当沙尘暴分型满足槽型时,需与高空槽 、地面冷锋等指标配合,判断未来24 h内该区下游是否将有沙尘天气出现[28 ] .定义局地螺旋度Hk 公式为[29 -31 ] : ...
水平螺旋度在沙尘暴预报中的应用
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2012
... 螺旋度在沙尘天气分析中有广泛的应用,在中小尺度系统中,当沙尘暴分型满足槽型时,需与高空槽 、地面冷锋等指标配合,判断未来24 h内该区下游是否将有沙尘天气出现[28 ] .定义局地螺旋度Hk 公式为[29 -31 ] : ...
近50年来中国北方沙尘暴的分布及变化趋势分析
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2002
... 螺旋度在沙尘天气分析中有广泛的应用,在中小尺度系统中,当沙尘暴分型满足槽型时,需与高空槽 、地面冷锋等指标配合,判断未来24 h内该区下游是否将有沙尘天气出现[28 ] .定义局地螺旋度Hk 公式为[29 -31 ] : ...