新疆沙尘暴天气演变特征及成因分析

论文摘要

本文分析了新疆沙尘暴近50年的时空变化规律;给出了南、北疆沙尘暴天气主要影响系统分型;遴选典型区域、针对典型个例,解析了沙尘暴天气动力成因;基于野外观测试验数据,揭示了沙尘暴过程中能见度、沙通量、粒度参数特征变化的新事实。通过个例分析,检验了沙尘暴数值模式在新疆区域的模拟效果,得出了如下结论:1、全疆沙尘暴呈现南多北少,西多东少,盆地多,高山少的分布特征,高值区主要分布于塔克拉玛干沙漠南缘。以塔克拉玛干沙漠为中心沙尘暴活跃期北部早于南部,东部早于西部,并呈现南多北少,西多东少分布。2、新疆大风区沙尘暴频次基本呈递减变化趋势,与沙尘暴认识的普遍规律存在差异,系统性沙尘暴较多,局地性沙尘暴很少。3、根据不同天气形势与主导系统将南疆沙尘暴天气影响系统划分为冷空气翻山型、同位叠加型、锋前热低压发展型;北疆划分为里咸海脊型、新疆高压脊型、西伯利亚低涡型、乌拉尔山脊型。4、沙尘暴发生时,水平方向存在螺旋度正负中心对,同时低层为正螺旋度并配合有上升气流,这种螺旋度的分布是十分有利于沙尘暴发展的一种形势。5、器测水平能见度值约是目测的两倍。不同等级的沙尘暴,器测发生概率与目测之间存在一定程度的偏移。随着水平能见度平均值渐渐变大,沙尘暴等级不断减弱,目测水平能见度值与器测值的平均误差值就会不断减小。平均绝对误差值为235.7m,均方误差为338.3m,误差量级达到沙尘暴等级划分区间范围的量级。6、沙尘通量与实测2m处风速具有一致性,风速条件一致时,若羌沙尘通量最大且增幅最大,策勒次之,塔中第三,肖塘最小。7、风力的作用所引起的分选状况可以造成同一沙漠区域不同粒径的沙尘分布,在盛行风向的源头,沙尘粒径粗颗粒较多。在沙尘天气过程中,肖塘过渡带的沙尘源明显富含局地性沙源和外汇性沙源,塔中地区的外汇性沙源极少,均一性较高。平均粒径肖塘最小,其次塔中,余下依次为库姆塔格沙漠、库布其、腾格里、毛乌苏、巴丹吉林沙漠。8、沙尘暴数值模式对于强沙尘暴过程的风场模拟效果较好,北疆和东疆要优于南疆,风向转型的时间节点模拟较为精确。沙尘产品与实况相较存在较大误差,全疆范围内空报区域较多,尤其以北疆和东疆为主。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 国内外研究进展
• 1.1.1 国际研究动态
• 1.1.2 国内研究进展
• 1.2 选题依据及研究意义
• 1.3 资料来源及说明
• 1.4 研究区概况
• 2 沙尘暴天气时空分布规律
• 2.1 近50 年来新疆沙尘暴月、季节、年变化特征
• 2.1.1 逐月变化
• 2.1.2 多年平均季节分布特征
• 2.1.3 多年平均沙尘暴频次分布特征
• 2.2 大风区沙尘暴气候变化特征
• 2.2.1 沙尘暴动力条件分析
• 2.2.2 沙尘暴气候特征分析
• 2.2.3 小结
• 3 沙尘暴天气影响系统分型
• 3.1 南疆主要地区沙尘暴天气影响系统分型
• 3.2 北疆主要地区沙尘暴天气影响系统分型
• 4 代表区域典型沙尘暴个例天气分析
• 4.1 北疆塔城沙尘暴个例分析
• 4.1.1 塔城盆地气候概况
• 4.1.2 沙尘暴发生过程个例分析
• 4.2 南疆和田黑风暴个例分析
• 4.2.1 沙尘天气过程简述
• 4.2.2 地理环境与前期气候特征
• 4.2.3 高空环流形势及地面影响系统
• 4.2.4 螺旋度特征分析
• 4.3 沙漠腹地沙尘暴个例分析
• 4.3.1 地理环境与前期气候特征
• 4.3.2 系统性沙尘暴
• 4.3.3 局地性沙尘暴
• 4.3.4 沙尘暴过程中各个气象要素的变化
• 4.3.5 小结
• 5 基于典型仪器的沙尘暴观测分析
• 5.1 沙尘暴器测与目测的对比分析
• 5.1.1 沙尘暴概况
• 5.1.2 资料和方法
• 5.1.3 能见度对比分析
• 5.1.4 小结
• 5.2 肖塘、塔中、若羌、策勒沙通量对比分析
• 5.2.1 计算方法
• 5.2.2 观测场概况
• 5.2.3 沙尘通量对比分析
• 5.3 塔克拉玛干沙漠及其周边地区粒度特征分析
• 5.3.1 塔中及肖塘风沙天气样品分析
• 5.3.2 沙漠公路和大气降尘点的样品分析
• 5.3.3 全疆平均粒径Ф空间分布分析
• 5.3.4 结论
• 5.4 中国北方主要沙漠沙尘粒度特征比较研究
• 5.4.1 土壤样品的采集
• 5.4.2 粒度参数计算
• 5.4.3 粒度特征分析
• 5.4.4 结论
• 6 沙尘暴模式在预报中的解释应用
• 6.1 沙尘暴模式介绍
• 6.1.1 基本情况
• 6.1.2 前期工作
• 6.1.3 亚洲沙尘暴数值预报系统主模式部分及后处理过程
• 6.1.4 个例应用分析与对比检验
• 7 结论与讨论
• 8 参考文献
• 9 在读期间发表的论文
• 10 后记