Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 中国北方沙尘暴时空演化特征及源贡献 | |
| 徐传奇 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 博士 |
| 学位授予单位 | 兰州大学 |
| 中文摘要 | 沙尘暴(简称尘暴)是影响全球的主要气象灾害之一,它对气候变化、大气环境、城市建设、人类健康等产生了深远影响。中国北方作为东亚沙尘源的重要组成部分,长期以来倍受尘暴的侵袭。河西地区位于“一带一路”的关键咽喉地带,既是中国北方重要的沙尘源也是深受尘暴影响的地区。因此,厘清中国北方特别是河西地区尘暴的变化特征、传输过程以及潜在沙尘源,这对于揭示东亚沙尘发生机制及其防控具有重要意义。本研究利用古气候代用指标、国家空气质量监测站点实测数据、遥感卫星数据、星载激光雷达数据与沙尘排放经验模型,系统地研究了中国北方尤其是河西地区尘暴的时空变化特征,并结合气象因子探讨了二者的耦合关系。在此基础上,筛选出影响河西地区的沙尘轨迹并量化了其主要潜在沙尘源的贡献。主要研究结果如下:本文将中国北方1960-2007年的尘暴频次按照每月前十天、中十天和后十天分为上旬、中旬和下旬来进行统计,结果发现西部的塔克拉玛干沙漠和东部的浑善达克沙地尘暴分别主要发生于上旬(77.1%)和下旬(72.1%)。相比之下,河西地区(中部)尘暴频次三旬差异较小,只是中旬(占45.8%)略高一些。三个地区尘暴年变化和高发旬均指示1985年和2000年是尘暴频次发生突变的年份,高发旬的年变化主导了尘暴年变化。气象因子旬差异是尘暴频次旬变化的主要影响因素。中国北方三个尘暴中心的高发旬对应的临界起沙风速低、太阳辐射强、蒸发量大,它们可以为尘暴旬尺度上的时空差异提供合理解释。然而,温度、相对湿度、降水对其解释较弱。多元因子揭示最大风速是尘暴旬差异的决定因子,其次为相对湿度、蒸发量和太阳辐射,温度和降水不是主要影响因子,最大风速、相对湿度和太阳辐射的组合对尘暴的影响最大。多元因子和单因子对尘暴的旬差异解释基本一致。相较于西部和东部,河西所在的中部地区近年来依然是中国北方尘暴高发区,因此本研究对其进行重点分析。现代尘暴和气象因子的研究主要依赖监测仪器,但记录有限。为了更好地探讨尘暴的发生机制尤其是预测尘暴的发展趋势,器测记录之前的尘暴重建工作显得尤为重要。为此,本研究利用树轮、冰川、石笋、珊瑚礁、湖泊沉积等记录重建了河西地区过去春季的尘暴频次、大风频次、归一化植被指数(NDVI)、温度和降水数据。结果显示,1700-1800年尘暴频次较高,波动较小;1800-1820年,深受较强冬季风的影响,尘暴频次最高;1820年之后,尘暴频次呈现出下降的趋势。此外,该区尘暴频次存在显著的准35年和准56年的周期变化。河西地区尘暴频次与东亚冬季风强度呈现正相关,而与北半球太阳总辐射量和太阳黑子频次呈现负相关。气象因子是气候系统的具体表现,在河西地区不同地理部位重建的尘暴频次与气象因子之间的关系也不尽相同。西部春季尘暴频次与NDVI、温度呈负相关,与大风频次、降水呈正相关。多元因子分析结果显示,大风频次(>11.35)和NDVI(6.83)、降水量(93.86 mm)和大风频次(>4.21)。除重建河西地区尘暴频次时空变化特征之外,识别其主要潜在沙尘源也非常必要。因此,本文对2015-2018年河西地区沙尘事件期间中国北方的粉尘排放进行了相关研究,发现相较于本地源,外来潜在沙尘源对河西地区的影响较大。河西地区的主要外来潜在沙尘源是塔克拉玛干沙漠、新疆与蒙古交界戈壁区、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠、库姆塔格沙漠和柴达木盆地。本文利用星载激光雷达数据、卫星遥感数据和HYSPLIT模型筛选出影响河西地区五座城市不同高度的沙尘轨迹,并量化了外来潜在沙尘源的贡献。其中,来源于库姆塔格沙漠和巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠的沙尘轨迹对河西地区贡献较大。这些源区地表松散物质丰富,沙尘强度较大,距离河西地区较近,且处于上风向,路径中无高大地形阻隔,因此对河西地区的影响较大。虽然新疆与蒙古交界戈壁区在沙尘路径中的最大风速最大,但由于植被覆盖较高,降水较多,加之粉尘颗粒粒径较大,因而其沙尘轨迹对河西地区贡献较小。塔克拉玛干沙漠的沙尘强度较大,但粉尘主要集中于低空,不易被搬运出源区,因此其沙尘轨迹贡献并不大。柴达木盆地则由于沙尘强度较小且路径中受祁连山的阻隔,对河西地区影响较小。 |
| 中文关键词 | 河西地区 ; 旬差异 ; 重建沙尘暴 ; 沙尘轨迹 ; 潜在沙尘源 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | P425.55 |
| 来源机构 | 兰州大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/337999 |
| 作者单位 | 兰州大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 徐传奇. 中国北方沙尘暴时空演化特征及源贡献[D]. 兰州大学,2020. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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