沙尘天气对内蒙古草原城市大气环境质量的影响研究

沙尘不仅是生态环境恶化的重要标志,也会污染大气环境,影响气象、气候和人体健康。为了探讨沙尘天气对内蒙古草原城市大气环境的影响,综合利用遥感影像与地面观测数据,研究了沙尘天气对锡林郭勒盟草原城市大气环境质量的影响,以期为沙尘天气环境影响评价提供理论依据。研究表明利用MODIS(the moderate resolution imaging spectroradiometer)数据可以实现沙尘活动的遥感监测,结果与基于地面观测发生规律一致;并得到气溶胶自动观测网(aerosol robotic network,AERONET)AOD(aerosol optical depth)产品验证。沙尘天气引起草原城市能见度下降,空气环境质量下降。大气污染主要由颗粒物的增加引起;但伴随沙尘天气的大风使CO、NO_2、SO_2等污染物浓度下降,具有清除人为源所排放污染物作用。     

沙尘天气对内蒙古草原城市大气环境质量的影响

沙尘不仅是生态环境恶化的重要标志,也会污染大气环境,影响气象、气候和人体健康。为了探讨沙尘天气对内蒙古草原城市大气环境的影响,综合利用遥感影像与地面观测数据,研究了沙尘天气对锡林郭勒盟草原城市大气环境质量的影响,以期为沙尘天气环境影响评价提供理论依据。研究表明利用MODIS(the moderate resolution imaging spectroradiometer)数据可以实现沙尘活动的遥感监测,结果与基于地面观测发生规律一致;并得到气溶胶自动观测网(aerosol robotic network,AERONET)AOD(aerosol optical depth)产品验证。沙尘天气引起草原城市能见度下降,空气环境质量下降。大气污染主要由颗粒物的增加引起;但伴随沙尘天气的大风使CO、NO_2、SO_2等污染物浓度下降,具有清除人为源所排放污染物作用。     

近30年陇东黄土高原沟壑区林地时空变化及其驱动力分析

通过使用ERDAS和GIS分析工具对陇东地区1978年、1990年、2000年和2007年4期遥感影像进行人工目视解译,得出近30年来陇东黄土高原沟壑区林地的动态变化信息.结果表明,近30年陇东黄土高原沟壑区林地面积总体上呈增加趋势,表现为1978-1990年林地面积减少,1990-2000年林地面积增加,2000-2007年林地面积大幅增加.对林地变化的驱动力分析表明,人类活动是影响林地变化的主要因素;此外,气候变化、虫害等因素对林地时空变化也产生了影响.     

乌拉特中旗地区沙尘天气初步分析

文章研究了乌拉特中旗地区1991年1月至2007年8月的沙地扬沙,沙尘暴天气的气候特征,概括了沙尘天气日变化、季节变化、年变化的基本情况,以及有利于沙尘天气的地面天气形势。分析了沙尘天气的天气形势及其原因。     

黄羊滩沙地的形成及其对北京沙尘暴天气的影响

对黄羊滩沙地进行物质成分分析、粒度分析和扫描电镜观察,结果表明:黄羊滩沙地的物质具有二源性特征,分别来源于黄羊滩洪积台地洪积物和洋河冲积物.根据沙地发育条件和历史过程,认为黄羊滩沙地不会有大的扩展.以粒度数据为基础,估算出黄羊滩沙地沙丘φ值大于4的沙尘年平均输出量为7.98×102 t*a-1,φ值大于7的沙尘年平均输出量为3.23×102 t*a-1,占年沙尘输出量的40.5%.北京沙尘暴沙尘组分以φ值大于6.8的为主,黄羊滩沙地对北京沙尘暴天气的沙尘有一定的贡献量.     

一次典型沙尘天气过程对甘肃空气质量的影响

利用气象信息综合分析处理系统气象数据、ERA-Interim再分析资料,结合后向轨迹模式(HYSPLIT)、中分辨率成像光谱仪卫星数据和逐小时空气质量数据,分析了一次典型的甘肃沙尘天气过程的成因及其影响.结果表明,此次沙尘天气是由高空槽东移发展,冷空气南下,配合地面高压系统和锋面东移,冷锋后强气压梯度形成大风造成的; HYSPLIT模式模拟结果与气溶胶光学厚度分布显示沙尘天气沿西北路径传输,沙尘源地位于南疆地区,沿河西走廊向东南传输至陇中地区;沙尘天气发生前沙尘源地气温上升造成土壤湿度下降,低层大气处于不稳定状态,有利于起沙,沙尘期间各层水平风速均较大,有利于沙尘的水平输送;沙尘源地和武威沙尘加强区中低层的垂直方向皆为上升运动,有利于将沙尘源地的沙尘粒子带入高空,传输路径中的酒泉、张掖和兰州为下沉运动,有利于将沙尘带至近地面,形成沙尘天气.沙尘天气影响了甘肃绝大部分地区的空气质量,影响由西北向东南减弱, 7个城市空气质量指数≥500的持续时间超过10 h,张掖达19 h,酒泉、武威和兰州达16h;沙尘天气对甘肃各城市污染物质量浓度的影响由西北向东南减弱,对甘肃中西部城市颗粒物质量浓度影响最大:武威w(PM_(10))最大值达8 771μg/m~3,是沙尘天气发生前的258倍, w(PM_(2.5))最大值为1516μg/m~3,是沙尘天气发生前的95倍,沙尘天气期间风速增大,省内中西部城市气态污染物质量浓度下降,兰州w(SO_2)由沙尘天气前30μg/m~3以上,最高80μg/m~3降至沙尘天气时的20μg/m~3以下, w(NO_2)由65μg/m~3以上,最高123μg/m~3,降至沙尘天气时的30μg/m~3以下,沙尘天气结束后气态污染物质量浓度缓慢上升.     

忻州市一次沙尘天气特征分析

针对2008年5月27日发生在忻州市的大范围沙尘天气个例,从沙尘源地、天气图环流形势、各种天气物理量指标、触发机制等诸多方面进行了综合分析,从而寻找预报指标及着眼点,为准确发布预报提供参考。     

甘肃沙尘天气年度变化和原因分析

本文针对近几年甘肃省沙尘天气发生情况的监测结果,对其产生原因、范围、强度和年度变化进行了分析,认为气候变化及生态环境恶化是沙尘暴产生的根本原因。并通过对沙尘天气传播过程中的传播路径、强度变化和影响机制进行分析,就沙尘天气治理提出具体建议。     

太原市沙尘和非沙尘天气大气细颗粒物质谱特征及来源

为了探究沙尘过程对太原市空气质量的影响,利用在线单颗粒气溶胶飞行时间质谱结合后向气团轨迹数据,对沙尘和非沙尘天气细颗粒物(PM_(2.5))的污染特征及来源进行了分析研究。结果表明:(1)从质谱信号强度比较,沙尘天气期间细颗粒物中的~(23 )Na~+、~(24 )Mg~+、~(76)SiO~-等地壳元素质谱信号强度较非沙尘天气明显,非沙尘天气的元素碳(~(12 )C~+、~(36 )C_3~+)、金属离子(~(39 )K~+、~(206,207,208)Pb~+)及~(18 )NH_4~+、~(62 )NO_3~-、~(97 )HSO_4~-等二次离子的信号强度明显大于沙尘天气。(2)从细颗粒物类型比较,沙尘天气矿物质颗粒占比高于非沙尘天气5.4%,有机碳类物质包括有机碳(OC)、左旋葡聚糖(LEV)以及高分子有机物(HOC)和混合碳(ECOC)等占比也均高于非沙尘天气;而非沙尘天气的元素碳、重金属和富钾颗粒分别高出沙尘天气9.3%、1.8%和3.9%。(3)从细颗粒物来源比较,监测期间PM_(2.5)主要受机动车尾气、燃煤、工业工艺和扬尘源的影响。沙尘天气下,燃煤源对细颗粒物的贡献比例(27.4%)明显高于非沙尘天气(13.7%),扬尘源贡献比例(20.5%)也高于非沙尘天气(12.3%)。结合后向气团轨迹数据分析,沙尘气溶胶主要来自中国西北地区。(4)从扬尘源中各类颗粒物类别比较,沙尘天气时段,Dust-Al、Dust-Mg、Dust-Si三类颗粒占比明显高于非沙尘天气时段,其中Dust-Si颗粒占比增加最大,而Dust-Ca、Dust-Fe-Mn和Other三类颗粒占比低于非沙尘天气时段,Dust-Fe-Mn颗粒在沙尘天气中比例下降最大,为16.8%。     

北京春季大气污染与沙尘天气关系

本文分析了2006年3～5月北京的大气质量与沙尘天气的关系,发现在污染指数≥200(中度污染以上)的14天中,有9天与沙尘天气有关,达到64%,说明春季北京的大气质量与沙尘天气的发生有密切关系。在此基础上,利用卫星资料和气象常规观测资料对造成北京沙尘天气的起沙地和路径作了进一步的分析后发现,2006年春季有5条沙尘路径影响北京地区,是近年来少见的现象。     

Critical slope gradient for compulsory abandonment of farmland on the hilly Loess Plateau

Scientific evidence for the upper limit of farmland is proposed. Shallow gully erosion is one of erosion types distributed extensively on sloping farmland in the hilly regions of the Loess Plateau. Field observation and aerial photos interpretation, as well as laboratory experiments show that the shallow gully erosion occurring on the steeper farmland in the hilly regions of the Loess Plateau is an important factor leading to intensive erosion on slope, because of its extensive distribution and intensive runoff collection. The data on the formation, development and distribution of shallow gullies on sloping farmland indicate that critical slope gradient for shallow gully initiation ranges from 15 to 20 degrees with an average of 18.2 degrees. Therefore, it is suggested that critical slope gradient for compulsory abandonment of farmland on the hilly Loess Plateau should be kept within the critical slope gradient for shallow gully initiation to prevent shallow gully formation in order to control soil loss more effectively. But as the first step, the cultivation on the slopes with slope larger than 25 degrees where the maximum erosion occurs should be strictly forbidden.     

塔里木盆地沙尘天气的气候特征

利用塔里木盆地周边28个气象站1961—2003年逐日地面观测资料,分析了沙尘天气 的空间分布特征和时间演变规律,在构建多元线性回归影响因子模型的基础上,探讨了气温 、地温日较差、气压、平均风速、降水量5个气候因子对沙尘天气的影响程度,建立了沙尘 指数。塔里木盆地沙尘天气有着明显的地域分布特征和季节变化,春季是高发期,沙尘日数 与气候因子季节变化的关系非常密切。沙尘日数年际变化呈明显的减少趋势,具有6～9 a的 振荡周期。3—9月盆地沙尘天气的主要影响因子依次是平均风速、降水量和地温日较差。春 季降水量占主导地位,6—9月平均风速占主导地位。选取各月对沙尘天气影响有意义的气候 因子建立了沙尘指数,它在时间序列上对沙尘天气有很好的反映,可用来做沙尘天气出现日 数的气候预测。     

Comparison of Aerosol Optical Properties over the Semi-arid Region of Loess Plateau between Dusty and Non-dusty Periods in Winter and Spring

Some field experiments of aerosols had been carried out over the arid and semi-arid regions in China over the past 30 years,but there were little learning of the semi- arid region of Loess Plateau. Using Version 2.0 Level 2.0 dataset from the AERONET (Aerosol Robotic Network) Lanzhon_city site,the aerosol optical properties during dusty and non-dusty periods in winter and sprig when air pollrtion frequently occured most frequently were demonstrated. A comparison of the same parameters between Lanzhou and Beijing for spring was also analyzed. Some new information was gained concerning aerosol optical properties over the semi-arid region of Loess Plateau. The results show that the aerosol properties measured during dusty and non-dusty periods are significantly different at Lanzhon,particularly in spring,and also different from those at Beijing.     

Dust storms and loess accumulation on the Tibetan Plateau：A case study of dust event on 4 March 2003 in Lhasa

Whether the Tibetan Plateau is a significant dust source area is of great importance, because this is related to the understanding of sources, accumulation and environmental effects of dusts on the Tibetan Plateau and inthe Far East-Pacific Ocean regions as well as to the evointion of coupling of the Tibetan Plateau and atmaspbere-oeean-continent exchange. Synoptic dynamics and remote sensing tracing of a dust storm on 3 to 5 March, 2003 in Lhasa onSouth Tibet demonstrate that the Tibetan Plateau possessesall factors and conditions of generating dust storms. Accompanied with this dust storm is a strong ascending stream onthe Plateau which has raised various sizes of durst particlesinto different levels. The lifted coarse particles were largelyfallen down and accumulated as loess on the eastern TibetanPlateau, and the fine particles were translated by the westerly jet and subsided in the northern Pacific Ocean. The spa-tial-temporal distribution of dust-storms between years 1961and 2000 ou the Plateau shows that duststorms mainly occurin winter and early spring with high frequency, and tile pathof dust storm moves gradually from south to north, which isclosely coupled with the northward moving of the westerlyjet from winter to spring over the Tibetan Plateau. Com-pared with other twelve dust source areas in China. the Ti-betan Plateau is one of the key dust souree areas for thelong-distance transport because its high occurring frequencyand elevation cause fine particles easily to be lifted into thezone of the westerly jet.     

Great progress in study on aerosol and its impact on the global environment

The transport from atmosphere is a more important pathway than that from rivers for certain elements and compounds in the remote ocean. The desert and those arid/semi-arid areas in the northwest of China and the Loess Plateau are the sources of those aerosols over the Pacific. Atmospheric iron is the limiting factor of the productivity in certain ocean regions. The dust storms must now be seen as repeated sources of pollution elements as well as soil elements to the East China Sea and, farther out, to the North Pacific Ocean and even to the USA. The long-range transport of aerosols, especially the dust storm, from China and the positive feedbacks of iron coupled with sulfur in atmosphere might be one of the important mechanisms that would affect the primary productivity in the Pacific and/or the global climate change and deserve to be further studied. It can be seen clearly that the dust storms would affect not only the health of human beings and the local or regional climate, but also the global climate change that has been the focus of environmental study internationally.     

基于坡度视角的黄土高原退耕还林(草)工程碳汇效应分析

【目的】探究退耕还林(草)背景下黄土高原不同坡度退耕地的固碳效应及存在的差异,根据不同坡度碳储量的变化优化新一轮退耕还林工程。【方法】基于2000—2020年黄土高原固碳数据和2000—2015年土地利用数据,运用GIS空间分析法,分析了近20年黄土高原固碳量的时空变化,以及不同坡度退耕地的碳汇效应。【结果】2000—2020年黄土高原固碳量前期增幅较大,后期增幅较平缓,固碳量变化与森林覆盖面的走向基本一致,呈现南高北低的现象;2000—2015年黄土高原土地利用结构发生明显改变,耕地显著减少,林、草地覆盖率增长至56.42%,且各土地利用类型单位面积固碳量呈增加态势,林地单位面积上固碳量最多;此外,坡度15°～25°林地单位面积上固碳量最大,约716.93 g/m²,8°～15°草地的单位面积固碳量最大,约748.65 g/m²。【结论】黄土高原退耕还林还草工程带来了巨大的碳汇效应,不同坡度林、草地的固碳能力存在明显差异,缓坡度地带草地固碳能力最强,中高坡度地带林地固碳能力最强。     

从沙尘暴看黄土的沉积及黄土高原的形成

以近年来我国西北地区多发的沙尘暴现象为缘起,对沙尘暴的特征、发生机制等进行了讨论;论述了沙尘暴引起的降尘与黄土的堆积与沉积的过程;黄土堆积沉积的年龄、颗粒成分等;以及沙尘暴与高土高原的形成之间的关系,同时论述了黄土高原的环境变迁,认为高空均质粉尘的降落是不均匀的;高空降尘是突发的,而风及流水对堆积粉尘的改造是长期和连续的。     

基于CCI数据的中国北方地区土壤水分时空变化特征分析

针对我国实测土壤水分站点稀疏、分布不均、数据连续性较差且在大尺度鲜有研究的问题,将欧洲空间局气候变化项目(European Space Agency climate change initiative, ESA CCI)的土壤湿度数据集应用于中国北方5大农业生态区,开展土壤水分时空变化分析.采用皮尔逊相关系数进行遥感数据的有效性验证,利用时空持久性概念分析土壤水分的时空变化规律.结果表明:ESACCI遥感土壤水分数据在东北区夏季、西北区春季、黄土高原区春夏秋季、内蒙古高原区夏秋季具有很好的时空适应性;北方地区1991—2016年间土壤体积含水量年均值为0.06～0.39 m³·m^-3,空间分布呈现出由西向东土壤水分逐渐升高的趋势,并表现出夏季最高、秋季其次、冬春季较低的季节特征;东北区、黄土高原区、黄淮海区中我国的重要粮食产区的土壤水分呈现出随时间季节变化波动大,且有较为明显的变干趋势.     

关于黄土高原丘陵沟壑区植被地貌演化与土壤侵蚀的复杂响应研究现状及趋势

对黄土高原丘陵沟壑区植被地貌演化与土壤侵蚀的复杂响应研究现状及趋势进行了系统分析。指出植被是影响生态环境质量的基本要素,且对土壤侵蚀与地貌演化具有重要的作用。针对目前黄土高原丘陵沟壑区植被分布现状,可以采用以空间代时间的研究方法对不同地貌特征、弃耕地的植被类型与群落特征进行调查。并运用人工降雨、径流场观测设施与野外观测资料与航片、地形图分析相结合,地貌演化与土壤侵蚀理论相交叉的研究方法,探讨植被自然演替规律、坡沟地貌演化与土壤侵蚀．坡沟地貌形态、水流特征对沟缘线地貌侵蚀演化的交互作用影响,揭示植被演替规律、坡沟地貌形态演化速率与土壤侵蚀的复杂影响机制。对于不断深化植被建设、地貌发育与土壤侵蚀理论的研究,为探索黄土高原植被建设、水土保持治理与决策提供科学依据．并具有重要的学术价值与实践意义。     

内蒙古中东部沙尘源解析

利用MODIS 1、4、3波段彩色合成影像结合31、32波段亮度温度差进行沙尘识别和信息提取,并通过叠置分析对内蒙古中东部沙尘源下垫面进行了判识。研究发现内蒙古中东部沙尘源区主要为草原区农用地和自然植被的镶嵌区、稀疏植被和灌丛区;同时干涸的湖泊也是重要的沙尘点源;由此可以推断在内蒙古中东部,人类活动对于沙尘的暴发负有重要责任。