近50年来中国沙尘暴空间分异格局及季相分布--初步研究

采用全国396个站点的沙尘暴观测资料，结合1：100万中国数字高程图和1：100万中国沙漠分布图，在地理信息系统支持下，重建了1951～2000年中国沙尘暴的空间分异格局，并对沙尘暴灾害发生时间的月相、季相的多年平均状况进行了分析。研究表明：全国沙尘暴空间格局总体呈西南-东北分异，我国沙尘暴的空间和强度变化分布呈现明显的周期变化规律。根据全国各省受影响的程度来看，重点区域在西北，并相对集中分布在新疆南部、西藏北部、青海中西部、内蒙中西部、甘肃、宁夏、陕西北部、山西北部、河北北部及河南部分地区。灾害发生的最大、最小年份和多年平均状况的影响界线分布基本一致，只是影响程度不同。从灾害发生时间的月相和季相过程看，可以分成3种类型和两个过渡带，重度区域从11月一直延续到次年6～7月，时间跨度很长，并与中国沙源地空间分布格局密切相关；其它受影响的区域主要发生在3～5月，且程度较轻。最后指出了在定性到定量的沙尘暴研究中，除了需要对沙尘暴的天气特征进行定量研究外，应该对与沙尘暴有关的下垫面的参数及其时间变化规律进行定量的研究，从而提高沙尘暴的研究精度。     

沙尘暴评估中土壤含水量概率分布模型研究 --以内蒙古中西部地区为例

根据内蒙古中部地区二连浩特,乌拉特中旗和乌海3个观测站2001年4月至2004年4月的逐时土壤含水量观测结果和相应的沙尘暴发生的实况,对沙尘暴发生时和没有沙尘暴发生时的土壤含水量,分别用正态分布、指数分布、伽马分布、瑞利分布、威布尔分布和耿贝尔分布函数进行了拟合,并根据相关系数和最小二乘法进行了拟合优度检验.结果表明,对内蒙古中部地区这3个地点而言,沙尘暴发生时的土壤含水量服从耿贝尔分布,沙尘暴不发生时的土壤含水量服从伽马分布.根据耿贝尔分布,建立了土壤含水量重现期的曲线拟合模型.     

沙尘暴发生过程中的风速和土壤湿度变化

利用内蒙古中西部二连浩特、乌拉特中旗和乌海等3个地区2001—2004年的6小时风速风向观测资料和每小时的土壤湿度观测资料，以及同期的沙尘暴观测数据，统计研究了在沙尘暴发生季节，沙尘暴发生过程中风速与土壤湿度的关系和变化特征。结果表明，内蒙古中西部沙尘暴主要发生在春季，在这个季节，沙尘暴的发生主要受西风影响，沙尘暴发生过程中的风速达到最大，沙尘暴发生前和发生后风速变化较大，统计样本中的最大变幅达12m／s；统计样本中土壤湿度在沙尘暴发生前达到最小值，在沙尘暴发生过程中和发生后则没有明显的规律性的变化。土壤湿度是制约沙尘暴发生的较为重要的下垫面要素之一。     

土壤水分对沙尘暴的阈值反应--以内蒙古中西部地区为例

以2001年4月至2003年6月内蒙古中西部地区逐时观测的土壤体积含水百分率资料为基础,论述了土壤体积含水百分率的时间变化规律及其对沙尘暴的阈值反应.得到的主要结论是:(1)土壤体积含水百分率有着单峰型日波动反应,最高和最低值分别出现在午后4时和午前9时.(2)土壤体积含水百分率的月际变化基本遵循以1a为周期作简单振动的变化规律,最低值出现在3～4月.土壤体积含水百分率全年波动介于18.5%～37.3%之间,年平均值为26.5%.(3)沙尘暴的发生在土壤体积含水百分率含量一定范围内并不随土壤含水量的降低而发生明显变化,但当土壤体积含水百分率低于19.5%时,则随着土壤体积含水百分率的降低而明显增加,表现为土壤体积含水百分率有明显的阈值反应.(4)引进沙尘暴时度的概念研究了沙尘暴发生的持续时间,由沙尘暴时度与土壤体积含水百分率的指数关系发现,在时度大于200min和小于120min的两类沙尘暴中,土壤体积含水百分率每降低1%,沙尘暴时度将分别增加19.94min和10.14min.     

中国北方沙尘暴与气候因素关系分析

利用气象观测数据，分析了我国北方沙尘暴发生频次年际变化与气候因素的关系，结果表明：（1）我国北方沙尘暴发生频次与北方大风日数的分布在空间上并不完全一致，沙尘暴的发生频次受区域特征条件影响较大；（2）我国北方沙尘暴发生频次的年际变化呈现减少的趋势，与我国北方温度持续升高，夏季降水量有所增加的趋势有着较好的一致性；（3）我国北方沙尘暴频次的年际和季节变化特点说明降水和温度通过改变地表植被、土壤等特征，影响着区域沙尘暴发生的风险等级。文章最后还提出了沙尘暴风险评估和建立预警系统的建议。     

近50年来中国沙尘暴变化趋势分析

综述了关于我国沙尘暴时空分布规律的研究进展,利用117个沙尘暴代表站近50年来的气象观测数据,以沙尘暴出现日数为定量指标,采用相关分析的方法,对我国沙尘暴的变化趋势进行了分析,并针对中国北方的草原区、荒漠区和农业区,进行了变化趋势分析.结果表明:近50年来,我国北方沙尘暴天气总体呈下降趋势,沙尘暴发生频率与下垫面状况有着很好的对应关系,同时,沙尘暴有着明显的年代级变化规律.     

应用NOAA/AVHRR资料监测土壤水分和干旱面积

利用气象卫星资料监测土壤水分及估算干旱面积的研究方法已有很多,但监测精度还有待提高。通过利用近地面温度日较差实测资料,对气象卫星反演地表温度日较差进行了订正,使得热惯量计算值更接近实际。利用订正后的卫星反演地表温度日较差计算的热惯量与地面农田实测土壤绝对湿度进行回归分析,发现0~30cm土壤水分实测值与热惯量的相关显著,50cm以下不能通过显著性检验。在GIS平台的支持下,对2004年初夏发生的干旱进行了监测,监测结果精度较高,并为干旱灾害的进一步评估打下坚实的基础。     

城市复杂地表TM温度反演及其与MODIS产品的比较

在利用决策树模型将城市复杂地表分为植被、建筑物、水体、裸土等4类进行地表比辐射率估算和利用MODIS近红外数据反演大气水分含量的基础上,采用Jimenez-Munoz单通道算法进行了城市复杂地表TM温度的反演,并将反演结果与EOS MODIS地表温度产品进行了比较分析.结果表明:(1)基于地表信息分类提取后的地表比辐射率和MODIS反演的大气水汽含量得到的地表温度接近于实际状况;(2)反演结果与EOS MODIS地表温度产品对比发现Landsat TIM的陆表温度均值和标准差高于EOS MODIS的陆表温度产品.     

哈尔滨市沙尘暴发生规律与成因分析

通过对哈尔滨市1954-2003年沙尘暴、大风及降水等气象观测资料的分析认为,哈尔滨市沙尘暴发生次数的年代变化明显,沙尘暴的发生与大风风速、风向与降水均有显著的相关关系,同时与大气稳定度有关,也受下垫面性质的影响.通过对沙粒尺度的分析,认为哈尔滨市沙尘暴的远距离沙源为内蒙古境内沙地、科尔沁沙地,近距离沙源在松嫩平原和哈尔滨周边地区.     

基于遥感参数特征空间的福建省干旱监测

归一化植被指数(NDVI)和地表温度(LST)是描述地表特征的两个重要参数,通过新型的MODIS卫星数据反演得到NDVI和LST,采用基于NDVI-IST特征空间的条件植被温度指数(VTCI)模型,对2001-2002年福建省发生的严重秋冬春连续干旱灾害进行了监测验证,并利用气象观测数据对VTCI模型临测结果进行了分析.研究结果表明:VTCI模型能够真实地反映地表水分供应状况,能较好地反映区域旱情分布和旱情发展过程,VTCI值越小表示干旱灾害越严重.当旬的VTCI平均值与前一旬的降水量有着较高的相关性,利用VTCI模型能够近实时进行干旱监测,具有较高的业务化应用前景.     

民勤地区大震、古地理和沙尘暴的关系

民勤地区是中国沙尘暴发生年频次最高的地区。本文讨论了干旱、地震、古湖泊和风线对民勤地区沙尘暴形成所产生的综合作用。强地震破坏了土壤颗粒的团聚性,古湖泊环境提供了沙土混杂的地表层,风线决定了沙尘暴的飞扬和运移。     

土壤湿度与风速对沙尘暴发生的贡献程度分析

在沙尘暴研究中，大风和下垫面的土壤湿度是影响沙尘暴发生的两个重要因子，它们分别以数值形式定量记录，但这种定量因子与沙尘暴发生的定性特征之间难以建立联系，从而影响了沙尘暴的定量研究。利用内蒙古中西部地区二连浩特、乌拉特中旗和乌海等3个观测站点2001年4月至2004年4月的土壤湿度、风速及相应的沙尘暴记录资料，采用数量化理论Ⅱ这种可以将定性分析与定量分析相结合的方法，研究了沙尘暴发生时风速和土壤湿度对沙尘暴的贡献程度。结果表明：在不同地区、不同地貌的自然条件下，风速和土壤湿度对沙尘暴发生的贡献程度相差甚远，乌拉特中旗和二连浩特地区风速的贡献大于土壤湿度的影响，而对乌海地区来说，土壤湿度对沙尘暴的贡献要大于风速的影响。     

2004年北京地区一次扬沙天气过程数值预报分析

本文在对沙源和实况气象场分析的基础上,利用北京城市气象研究所发展的区域沙尘耦合模式,对2004年3月29日北京及周边地区扬沙天气过程进行数值研究.模式预报出大风、垂直速度等气象条件要素演变,表明导致此次沙尘过程的发生、发展主要因素是大风、上升气流等.从天气实况沙尘图与预报沙尘区随时间演变过程看,模式预报的沙尘范围和强度与实况结果基本相符;沙尘数值预报模式能够较好地预报出此次沙尘过程发生的时间、地点、范围和移动路径等,较准确地描述了本次沙尘过程的形成演变和移动等特征.从模式预报的北京地区沙尘浓度的垂直廓线和沙尘强度表明本次沙尘的沙源以本地扬沙为主.     

沙尘暴的活动和防治

本文系统地阐述了沙尘暴活动的特点、影响因素和防治措施.分析表明,沙尘暴活动的搬运动力和沙尘来源区物质所处状态是沙尘暴活动与否的决定因素.因此,降低沙尘暴搬运动力和改变沙尘来源区地表物质所处状态是防治沙尘暴的关键.     

聚氨酯型固沙剂改性土室内试验研究

对自主研发的PUA、PUB和PUC 3种聚氨酯型固沙剂改性土的强度、抗冲刷性、抗风蚀性等性能进行了室内试验研究,并结合聚氨酯分子结构和功能对固沙剂改良原理进行了分析。试验结果表明:3种聚氨酯型固沙剂改性土的无侧限抗压强度、内聚力得到了提高,抗冲刷和抗风蚀性能得到了明显增强;3种固沙剂改性土的无侧限抗压强度和内聚力均随着固沙剂浓度的增加而增大;PUA、PUB和PUC浓度为3g/cm3的改性土试样的冲刷率分别只有4.4%、14.7%和0.6%,而参照样高达79.5%;PUA、PUB和PUC浓度达到1g/cm3以上的改性土风蚀后表面保持完整,没有风蚀破坏痕迹。因此,聚氨酯型固沙剂可以很好地增强土体粘聚力、促进表层固化、减少水土流失,可用于坡面防护、水土保持、防尘固沙、沙漠化治理等领域。     

条形药包爆炸破堤的MM-ALE模拟

为了研究爆炸作用下的堤坝破坏形态,基于MM-ALE法(Multi-material ALE method)对某土质堤坝的爆破试验进行了数值模拟,并对堤坝土体中的应力波传播及密度变化规律进行了分析。结果表明:利用MM-ALE模型可以再现堤坝爆炸溃决演化的全过程,且计算结果与现场试验实测数据吻合较好。堤坝坡面及坝顶自由面附近的反射稀疏波和压缩波反复叠加作用是形成爆炸溃口的关键因素;爆炸坑洞演化相对于爆炸应力波传播具有明显的滞后性;爆后堤坝土体被分为爆腔区、压密区和原状土区三个不同的区域,坑口附近压缩带阻止了由水流冲刷引起的连续纵向下切及溃口边坡失稳坍塌引起的间歇横向扩展,局部爆炸压密对保证爆后堤坝整体稳定性具有重要作用。该研究成果可为爆破拆除土坝和堰塞坝等工程应用提供参考。     

华北中部早涝成因的分析研究

本文对北京等华北中部5站1956至1985年旱涝成因进行了分析讨论.结果表明,区域性旱涝主要是在海洋和局地土壤热状况异常作用下产生的.对华北中部而言,冬季黑潮海温与局地地温变化是引起汛期旱涝变异最重要的原因.前期下垫面热源异常对后期旱涝影响往往是通过累积的异常加热造成环流形势和系统的异常而实现的.海温与地温影响降水的机制不同,前者的影响是大尺度的,而后者的影响只是区域性的.当海温异常造成的大尺度环流变化与局地热状况都有利于降水时.洪涝更容易发生,反之易旱.