中国北方沙尘事件时空特征及其对地表结冰期的响应

发布时间：2020-05-01 18:07

【摘要】：沙尘暴主要发生在干旱半干旱地区,是一种具有突发性、高强度和巨大破坏力的气象灾害。我国干旱半干旱地区占国土面积的30%以上,是沙尘暴多发的国家之一。沙尘暴可对其途经和下游地区造成巨大的经济损失,排放至大气中的沙尘通过长距离传输与沉降对气候变化和生态系统具有重要影响。地表温度是地面和大气之间物质、能量和动量交换的重要物理参数,沙源区地表结冰期的变化对沙尘事件的产生具有抑制或促进作用。研究气候变化情景下地表结冰期对沙尘事件发生的影响,可为沙尘源头治理及沙尘事件预测预报提供重要科学依据。因此,本研究利用1962-2007年间中国强沙尘暴序列数据集和地面气候资料,研究近50年来中国北方沙尘事件的时空变化特征及其对地表结冰期的响应。研究发现,在中国北方草原区域和荒漠区域沙尘事件发生频率具有较强的空间差异,主要表现为中西部多东部少,自西向东逐渐减少的特点。沙尘事件频发地区主要分布在新疆南部、内蒙古中西部及河西走廊等地区,如塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、浑善达克沙地和毛乌素沙漠等。内蒙古东北部、黑龙江和吉林较少有沙尘天气发生。近50年来沙尘事件发生频率呈波动减少趋势,但在1998年后沙尘事件频率有所上升。沙尘事件年均发生频率为4.96次/站,1966年沙尘事件发生频率最高(11.45次/站),最低值发生在1997年(1.26次/站)。1962-1985年间年均沙尘事件发生频率为7.19次/站,而1985-2007年间年均沙尘事件发生频率为2.72次/站,年均沙尘事件发生较1962-1985年间减少了 62.2%。强沙尘暴、中等沙尘暴、沙尘暴和扬沙浮尘,分别占全年沙尘事件发生频率的3%、9%、22%和65%。不同强度沙尘事件的年际变化趋势不同,强沙尘暴发生频率变化趋势不显著,仅在部分年份的发生频率有所增加,其它强度沙尘事件频率的变化趋势随着沙尘强度的减少而增加。沙尘事件具有较强的季节性差异。春季极易发生沙尘事件且强度大范围广,夏冬季次之,秋季发生沙尘事件的频率最小。中国北方草原区域和荒漠区域沙尘事件主要发生在春季,占全年的57.8%,其中4月份占全年沙尘事件频率的25.1%。秋季沙尘事件发生最少,占全年的6.5%,其中10月仅占全年的1.8%。近50年来,中国北方地表结冰期呈波动减小的趋势,地表结冰期可持续110天(2001年)-130天(1970年)之间。地表结冰期具有明显的纬度和海拔地带性。大部分地区地表结冰期会随着纬度的增加而增长,在青海高原地区具有显著的海拔地带性,其地表结冰期比青海北部及甘肃的地表结冰期长。地表结冰期也存在区域差异性,同纬度地带的新疆北部比内蒙古东部的地表结冰期短。近50年来地表结冰时间具有推迟的趋势,但年际变化不显著且波动较大。沙尘频率随地表结冰时间的推迟而增大(R2= 0.17,P0.001)。地表融解时间显著提前但具有较大的年际波动,地表融解时间提前可以有效的减少沙尘事件的发生(R2= 0.26,P0.001)。沙尘事件频率与地表结冰期长短具有显著的负相关关系(R2= 0.23,P0.001),地表结冰期的延长可抑制沙尘事件的发生。强沙尘暴(R2= 0.12,P0.001)、中等沙尘暴(R2 =0.16,P0.001)、沙尘暴(R2= 0.17,P0.001)和扬沙浮尘(R2= 0.23,P0.001)与地表结冰期都呈显著的负相关关系,但不同强度的沙尘事件对地表结冰期响应的敏感性不同,沙尘事件强度越弱,其与地表结冰期的负相关关系越强。沙尘事件频率对不同植被类型地表结冰期的响应程度不同。在温带半灌木矮乔木荒漠区(R2= 0.10,P0.05)、草甸草原(R2= 0.05,P0.05)和荒漠草原(R2= 0.13,P0.05)区域,沙尘事件频率与地表结冰期长短相关性不显著。在温带半灌木灌木荒漠区和暖温带半灌木灌木荒漠区结冰期对沙尘事件频率的解释率分别是32.0%(P0.001)和32.9%(P0.001),典型草原的解释率最高,为45.4%(P0.001)。本研究在气候变化的背景下,初步探究了地表冻融对沙尘事件的影响。结果表明地表结冰期是影响沙尘事件发生的重要因子之一,地表结冰期对沙尘事件的发生有着重要抑制作用。在全球气候变暖的情况下,地表结冰期缩短具有增加沙尘事件发生频率的可能性。
【图文】：

空间分布,沙尘,事件,空间分布

中国北方草原区域和荒漠区域沙尘事件频率空间分布格局图表明，在中国北方干旱逡逑半干旱区，沙尘事件频率具有很强的空间地域差异分布，主要表现为中西部多，东部少逡逑的特点，自西向东逐渐减少（图３－１）。在新疆南部和内蒙古中西部河西走廊地区为主要沙逡逑尘事件发生地，沙尘事件频率比较大的地区主要分布在塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、逡逑腾格里沙漠、浑善达克沙地和毛乌素沙漠等。新疆北部的沙尘事件主要发生在准葛尔盆逡逑地和吐鲁番盆地。内蒙古东北部，，黑龙江和吉林很少发生沙尘天气（图３－１）。逡逑？邋＊逡逑？邋？邋．＊逡逑S缅危垮危猄檬睿縷r逡逑？邋？邋？邋？邋？？邋？邋？逡逑＊逦vq逦？逦＊S缅义蟂肧缅危柯冲濉觯縎茫义希垮澹垮邋五五义希浚垮澹垮澹浚浚浚浚垮义希浚浚垮澹垮澹垮澹浚浚浚浚垮义希垮澹浚嚎螅靠常垮文昃鶡a？邋５－８逡逑？？？？，．，？之？？逦？邋＜１邋？邋８－１０逡逑？？？？？逦？卜２邋？逦１0－１５逡逑？逦２－３邋０邋＞１５逡逑？逦３－５逡逑图３－１．沙尘事件年均空间分布。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３－１．邋Ａｎｎｕａｌ邋ｓｐａｔｉａｌ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｄｕｓｔ邋ｅｖｅｎｔｓ．逡逑沙尘事件发生的空间分布同样具有季节性。在春季发生的沙尘事件频率较多，沙源逡逑地的沙尘事件频率较大，发生的空间范围比较广，除了新疆北部和东北，其他地方都发逡逑生频率较大的沙尘事件；夏冬季次之，主要的沙源地有沙尘天气发生，夏季主要发生沙逡逑尘事件地区有新疆南部和内蒙中部

空间分布图,沙尘,事件,频率

对中国草原区域和荒漠区域年际沙尘事件频率进行统计分析发现，近５０年（１９６２逡逑－２００７年）来沙尘事件频率总体呈振荡减少趋势，在１９９８年后沙尘事件频率有所上升，逡逑年际波动较大（图３－３）。在２０世纪６０年代，沙尘事件发生频率较大，波动幅度也很大，逡逑在１９６６年达到近几十年来的最大值为１１．４５次／站，１９６７年下降到了邋６０年代的最小值；逡逑沙尘事件频率在７０年代最大，年际间波动小，下降速度缓慢；沙尘事件主要下降发生逡逑在８０年代和９０年代，其中８０年代下降的速度最快，沙尘事件减少的最多，进入９０年逡逑沙尘事件发生频率下降放缓
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P425.55

【参考文献】