我国北方沙尘暴的时空分布特征及成因分析

沙尘天气是干旱及半干旱区特有的一种灾害性天气 ,我国西北和华北是沙尘天气的高发区之一 .近年来 ,随着强沙尘暴活动的日趋频繁及其危害的日益严重 ,对我国沙尘暴活动特点及形成原因的研究具有十分重要的意义 .本文从我国北方沙尘暴的时空分布特征、形成原因及危害和防治几方面 ,对沙尘暴这一灾害性天气的最新研究进展进行了较全面的论述 .     

与动力场相耦合的区域沙尘分档模式及个例模拟

综合考虑沙尘的起沙、扬沙、输送、干沉降、湿沉降等物理过程, 建立了一个比较完善的综合沙尘过程模式, 并与MM5中尺度动力模式相耦合, 构成区域沙尘模式. 模式中利用摩擦速度和地表信息资料, 对起沙通量作了订正; 扬沙过程, 根据流场、不同的边界层和不同的积云对流参数化方案, 分别处理; 模式中沙尘的沉降分为干沉降和湿沉降, 对沙尘粒子作了按尺度的分档处理, 对于显式或隐式降水都作了比较精细的考虑. 该模式对2002年3月20日和2002年4月7日影响我国北方大部分地区的强沙尘天气的形成和输送过程进行了模拟试验, 结果表明, 模式能较好地模拟沙尘过程的形成和传输扩散特征.     

恶梦重来的沙尘暴

狂沙袭来 今年3月20日,我国西北、华北、东北地区经历了一场可怕的沙尘暴。它波及新疆、甘肃、陕西、山西、河北、内蒙、吉林、辽宁等省、自治区,一直前冲到朝鲜半岛和日本。北京地区经历了10年来最罕见的沙尘暴,行人呼吸困难;西安沙尘滚滚,下着泥雨;干旱的山西不但深     

亚洲大陆沙尘过程与北太平洋地区生物环境效应:以2001年4月中旬中亚特大沙尘暴为例

“铁肥料效应”的验证一直是研究全球变化的热点问题. Bishop等在2001年4月观测到中亚沙尘越过北太平洋PAPA地区引起了该区海洋生物大幅增长的事实, 为“铁假说”的成立提供了自然状态下最有力的沙尘-海洋过程生物环境效应证据. 我们通过分析2001年4月中亚大陆强沙尘暴源区的中国大陆、沙尘远程传输区的韩国、日本及更遥远的美国的地面同步PM10观测资料以及同期在北太平洋地区海洋表层进行的有机碳和叶绿素观测资料, 结合气象诊断和TOMS卫星气溶胶指标的分析, 从大陆沙尘过程分析表明沙尘浓度由源地随着传输距离的增加而呈指数衰减, 估算这场强沙尘暴过程可以为北太平洋PAPA地区带去3.1~5.8 μg/m³的风成Fe, 导致了Bishop海洋实验过程中观测到了海洋生物的急剧增长, 从而从大陆沙尘过程方面为“铁假说”在自然状态下的成立补充了更详细的证据.     

青藏高原沙尘特征与高原黄土堆积: 以2003-03-04拉萨沙尘天气过程为例

青藏高原是否是一个重要的粉尘源区, 它关系到对青藏高原和远东-太平洋地区粉尘堆积、来源、环境效应认识和青藏高原隆升及全球海-陆-气相互耦合作用的重大科学问题. 2003年3月3～5日拉萨地区强扬沙天气过程的大气动力学和遥感影像跟踪分析, 表明高原具备沙尘暴发生的所有条件, 并有强大的上升运动将不同粒径的粉尘扬升到不同的高度, 使粗粒粉尘在高原东部就近堆积成粗黄土, 而较细的粉尘则被西风急流携带漂移并沉降到远东地区. 高原40年来沙尘暴时空分布表明沙尘暴主要发生在冬季和初春, 有较高的发生频率, 从冬到春由南向北移动并与西风急流的位置密切相关. 同中国大陆其他12个沙尘区相比, 高原因较高的沙尘暴发生频率, 特别是粉尘极易扬升到西风急流区, 成为远程传输中主要的粉尘源地之一.     

沙尘直接辐射效应对东亚地气系统的影响

基于东亚-北太平洋地区太阳高度角在春季乃至由冬季到夏季的逐日变化规律, 选取 2001 年春季发生的3 次典型沙尘暴为例, 利用包含详细气溶胶辐射参数化方案的大气辐射传 输模型, 模拟研究了该地区太阳高度角的变化对东亚-北太平洋地区沙尘直接辐射效应的可能 影响. 研究结果表明, 在沙尘暴爆发时间从春初(或冬季)到春末(或夏季)的变化过程中, 由于 该地区太阳高度角逐渐增大, 导致沙尘在大气顶晴空正辐射强迫值增加、负辐射强迫值降低 甚至转变为正强迫. 具体表现为: 在地表反照率低的海洋上空, 春初到春末太阳高度角的增 加使得沙尘在大气顶负辐射强迫的值由大变小, 即对地气系统由较强的降温转变为较弱的降 温作用; 在地表反照率较高的沙漠及其周边地区, 春初到春末太阳高度角的增加导致沙尘在 大气顶辐射强迫由负值转变为正值, 即对地气系统由辐射降温逆转为辐射增温. 云天辐射强 迫的研究结果与晴空类似, 但低云的存在相当于在一定程度上增加了地表反照率, 它一方面 使得沙漠上空沙尘层由冷却地气系统到加热地气系统这一逆转过程发生的日期提前, 也导致 了沙尘在海洋上空负的辐射强迫比晴空时随着太阳高度的增加减小得更为明显, 甚至局部地 区因为低云的存在由弱的负强迫变为弱的正强迫. 这一研究结果说明, 在东亚沙漠附近地区, 即便是同等强度的沙尘暴事件, 因为发生的日期不同, 太阳高度角不同, 沙尘层在大气顶的 辐射强迫和对地气系统的影响也会因此不同甚至相反. 沙尘暴发生的时间越靠近初春或冬季, 在沙漠附近, 沙尘在大气顶辐射强迫越倾向为负值, 对地气系统表现为降温作用, 沙尘暴发 生时间越靠近春末或夏季, 由于太阳高度角的增大, 沙尘在大气顶越容易产生正辐射强迫, 对地气系统表现为增温作用. 简而言之, 即在东亚沙漠源区附近, 沙尘直接辐射效应可能呈 现“春初(冬季)降温, 春末(夏季)增温”的特征.     

沙尘暴对火星表面探测器的影响:回顾与展望

沙尘暴会对火星表面探测器带来发电量减少、环境温度降低、通信不稳定和仪器污染等方面的影响.为保障我国祝融号火星车的安全运行及未来火星表面探测任务的顺利开展,亟须评估沙尘暴对火星表面探测器的影响.通过系统性地回顾1997～2018年间火星表面探测器(包括着陆器与火星车)对沙尘的响应,初步认清了沙尘对火星表面探测器的影响规律——探测器太阳能电池阵列表面的尘埃以比较稳定的速率积累,而尘埃的沉积速率在沙尘暴期间,尤其是全球性沙尘暴期间会大大加快;同时,受多方面影响,电池阵列表面也会发生具有季节性模式的除尘事件.为规避沙尘暴带来的风险,在美国洞察号着陆器(InSight)的设计阶段就全面评估了沙尘暴对其着陆硬件系统及太阳能电池阵列的影响,并采取了一系列应对措施.洞察号应对沙尘暴的举措为我国未来的火星采样返回任务提供了重要启迪——前瞻性的科学指导是保障工程任务成功实施的关键.通过分析我国火星采样返回任务的初步轨道设计方案,建议未来火星探测器发射的最优窗口为2028年1月左右,以合理规避沙尘暴带来的风险.     

敢问“路”在何方—近年来太原地区沙尘天气情况调查及分析

一、选题目的近年来,环境问题已经成为人们关注的热点,保护环境、抑制环境恶化的呼声越来越高。2000年春,我国西北、华北地区连续发生了12次扬沙、沙尘暴,进入2001年以来,我国北方又发生了5次大范围沙尘天气,严重影响了人们的工作和生活,使我们实实在在地感受到恶化的环境威胁着人     

睁眼细看沙尘暴

2006年3-4月我国北方地区的天气是怎么了?一次次气势汹汹的沙尘暴呼啸而来,比以往提前了半个月,而且持续时间也长。 4月17日早晨,当北京居民推开窗户或出门时,发现北京城笼罩在黄尘“外衣”之下,真是满城尽“戴”黄金甲。这次北京“下土”超30多万吨,全市重度污染。历史上,北京平均每年有 6天沙尘天气,但今年沙尘天气过     

祝融号火星车巡视区2022年沙尘暴活动趋势初步分析

作为我国首次火星探测任务天问一号的重要部分,祝融号火星车于2021年5月15日着陆在乌托邦平原南部,22日成功驶离着陆平台,开展科学探测工作.目前,火星已经进入沙尘暴多发季节,而祝融号所处区域——乌托邦平原南部则是火星季节性沙尘暴的高发区.利用火星全球沙尘光学厚度的历史数据,本文分析了第24～35火星年(1998～2021年)的全球沙尘暴发生特征,对当前和未来一段时间内祝融号巡视区沙尘暴的活动趋势进行了预测.分析结果表明,祝融号巡视区在2022年3～12月可能出现强沙尘暴,对祝融号的探测工作可能造成显著影响.火星的探测研究是国家战略和科学前沿,火星沙尘暴的分析和预测是行星科学界与探测工程界共同关注的重大问题,需要更多学者尽快对此开展更广泛、更深入的研究.