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起沙机制是沙尘暴天气研究中一个重要问题.本文基于中蒙中区一次沙尘暴天气过程,通过提取沙尘源地涡动相关数据中的湍流相干结构（Coherent structure,简称为CS）,研究了CS在起沙中的作用.结果发现：（1）起沙期间存在CS,其典型特征表现为上扬—下扫循环,即暖空气的辐合上升与冷空气的辐散下沉相伴;（2）起沙期间,CS具有频次高、持续时间短、间歇性适中、连发频繁、速度切变大、水平尺度远大于垂直尺度和尺度变化比较大的特点;（3）CS是重要的起沙机制,它可起动粒径在0.1~156 μm之间的各种沙粒,起动最多的是粒径低于8 μm的粉粒与粘粒,但CS不是唯一的起沙机制;（4）CS的上扬与下扫两过程均可引起起沙,区别在于前者通过暖空气的上升将沙粒向上空输送,后者则是将上空高速冷空气拖带下来引起地表沙粒的起动;（5）CS起沙分为单起式和连发配合式两种形式.单起式是单发CS产生的起沙形式,连发配合式是连发的CS产生的跃移—上扬的配合起沙形式.其中,连发配合式为主要形式;（6）下扫过程对起沙的贡献是上扬过程的1.8~15倍,上扬过程可将下扫过程中起动沙粒的1/3左右向上输送到空中;（7）一般情况下,CS对起沙具有稳定的贡献,其贡献率为51%,当临界起沙风速大于13 m·s-1时,其贡献急剧降低. 相似文献
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本文首先回顾了近20多年来我国沙尘暴研究的3个主要阶段，然后从沙尘观测、沙尘暴气候学、沙尘暴爆发和沙尘传输的环流型、沙尘暴活动的年代际变化和原因、以及待深入研究的问题等5方面简要评述了它的研究进展和问题. 指出中蒙沙尘主要来源于中国西北及蒙古国南部和西北部地区；随沙尘天气强度逐渐加强（即从背景大气到浮尘、扬沙、沙尘暴、强及特强沙尘暴），它们的地面沙尘浓度约按3倍的比率依次递增；揭示了我国北方及蒙古国南部的七大沙尘暴多发区，沙尘暴主要出现在春季午后至傍晚间丰富的沙源，强风和不稳定的大气层结是形成沙尘暴的3个主要因子；中蒙地区沙尘暴爆发的环流主要有低压冷锋型和低压、冷锋加中尺度系统的强对流型两类，前者占绝大多数，后者是极少数，但为沙尘暴爆发短期预报的难点，沙尘的传输主要决定于低空环流型；近50年来中蒙地区的沙尘暴活动呈波动变化，而且中蒙中、东及西区三区系的变化不完全相同. 它们与北方风沙区生态环境恶化，特别是蒙古及日本海附近气旋频数的年代际变化有关；防御沙尘暴重点要抓上述七大多发区生态环境的治理及沙尘暴预警系统的建立，治理措施要因地制宜；要加强沙尘暴爆发和沙尘输送的数值预报和模拟研究. 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(3)
本文利用中尺度可分辨云模式(WRF,Weather Research and Forecasting)对2011年8月14日北京地区一次强降水过程进行了数值模拟和敏感性试验,研究了城市环境(包括城市气溶胶和城市地表)对北京地区云和降水的影响.研究结果表明:城市气溶胶污染增强和城市地表使得北京地区(城区和周边)降水量减少,对城区平均累积降水量的影响作用分别为-38.92%和-3.4%.降水系统向北京主城区移动过程中,城市气溶胶在城市环境影响降水过程中的作用逐渐减小为85.13%,城市地表的作用增加到14.87%.城市污染气溶胶增强,使得非降水性粒子增多,而降水性粒子减少,这不利于对流的发展增强,使得水汽的垂直输送减弱,导致区域降水量减小.城市地表对强对流的发展也表现为减弱作用,这使得水汽的垂直输送减小,区域降水量减小. 相似文献
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塔克拉玛干沙漠和戈壁沙尘起沙、传输和沉降的对比研究 总被引：2，自引：0，他引：2
《中国科学:地球科学》2017,(8)
塔克拉玛干沙漠(Taklimakan Desert,TD)和戈壁沙漠(Gobi Desert,GD)是东亚两个最主要的沙尘源区,对区域甚至全球的能量收支、生态系统及水循环过程都有非常重要的影响.本文利用WRF-Chem模式(The Weather Research and Forecasting model with Chemistry)对比研究了2007~2011年不同季节TD和GD地区的起沙、传输以及沉降情况,探讨了TD和GD地区对整个东亚地区沙尘的贡献.研究结果表明,地形、海拔高度、热力条件以及环流条件的差异导致了两大沙源区在沙尘释放、抬升能力以及远距离输送等方面均有很大不同.GD地区地形平坦,海拔高度相对较高,上空位于南北两支急流汇合处,高空风速大,深厚的对流混合促使高空急流下沉支将更多的高空动量不断下传到对流层中层,导致GD地区中低层风力增大,有利于GD沙尘的垂直抬升.因此,在强西风急流的作用下,GD沙尘容易进行远距离输送,是东亚地区最主要的沙尘贡献区域.春、夏季节GD沙尘传输量分别约占起沙量的35%和31%.TD在东亚地区的起沙能力最强,春季起沙通量为70.54Tg a~(-1),占东亚地区起沙的42%.然而,TD地区身处盆地、三面环山,且近地面多以东风为主,沙漠上空风速较小,因此TD地区不利于沙尘传输,大量沙尘在扬起后又重新沉降到地表(总沉降量约为40gm~(-2)).只有当TD沙尘抬升到4km以上才能进入西风带开始远距离输送,对整个东亚地区沙尘的贡献相对较小,春、夏季节TD沙尘传输量分别约占起沙量的25%和23%. 相似文献
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中国北方近500年沙尘暴活动及机制 总被引：1，自引：0，他引：1
《中国科学:地球科学》2021,(5)
由于缺乏可靠的、长时间、高分辨率沙尘暴地质记录,中国北方沙尘暴的历史及机制迄今尚未完全澄清.本研究基于内蒙古岱海准确定年的沉积物粗粒度组分(63μm)重建了中国北方过去～500年沙尘暴活动历史.高分辨率数据显示岱海地区沙尘暴频发期主要集中在AD1520～1580、AD1610～1720、AD1870～2000三个阶段.该区的沙尘暴活动与其他典型的历史资料及地质档案所记录的中国北方沙尘暴事件基本同步,且尘暴事件频发期大致对应于寒冷时段.我们认为受温度变化调控的西伯利亚冷高压强度变化以及西风强度变化可能是沙尘暴活动的主控因素.一个重要的特征是,尽管沙尘暴活动在近代全球变暖时期呈系统性增强,但在该时段内却呈现出明显的减弱趋势.近现代沙尘暴活动的增强可能与因人类活动增强而导致的粉尘供应量增加有关,而该时段内沙尘暴减弱趋势可能与近现代全球变暖导致的平均风速降低有关. 相似文献
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为了探究北京城市下垫面对雾天气过程的影响,为北京地区雾数值预报水平的提高提供理论基础和科学依据,选取2011年10月29日北京地区雾天个例进行了数值模拟试验,通过对WRF/Noah/UCM模式系统中城市冠层参数的调整,显著改善了模式对此次雾天气过程的模拟效果.使用参数调整后的模式系统通过敏感性试验分析研究了北京城市下垫面对雾发生、发展和消散过程的影响.结果表明:参数调整后的WRF/Noah/UCM模式系统能够与实际观测较相符地模拟此次发生在北京地区的雾天气过程,北京城市下垫面主要通过对温度的改变对雾的形成、发展和消散产生显著影响,使雾不易在城市及其附近形成和发展,延后城市地区雾的形成,但城市的存在也使得城市地区及其附近雾不易消散,相较于没有城市时消散时间延后. 相似文献
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研究断层活动性的主要目的之一是了解地震危险性,与地震危险性最直接相关的是现今的断层活动情况.如果对当地断层分布和性质有比较清楚的了解,那么就可以根据位错理论用钻孔应变仪观测资料反演断层活动.用遗传算法进行这种反演可以在进行全局搜索的同时大大提高计算效率.北京地区的活断层研究程度比较高,同时有比较密集的钻孔应变观测台站.利用2003-2005年钻孔应变观测资料对北京地区活断层活动的初步尝试性反演表明,在此期间顺义-良乡断层北段和南口-孙河断层东南段的活动可能起主导作用,活动程度与小震活动有关系. 相似文献
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利用国内大型风沙物理风洞实验模拟沙尘暴电现象,研究风沙起电机理,结果表 明,不同风速下不同沙粒会产生不同极性的电场强度和电位效应,风沙电随风速增大而增强 ,且随沙粒度增大而减小. 在沙漠区的16m,8m,4m和1m高度上观测到27次不同沙尘暴天气 过程的电场和风速随时间变化. 结果表明, 在晴天4个高度上的电场均为小正电场值,电场 随高度降低而减小,最大电场强度在5kV/m以下,日风速变化对各层电场起伏没有较大影响 . 有沙尘天气,各高度上的电场强度随风速变化而变化. 16m高度上电场均为负值,平均值 为 -20kV/m;中层8m 电场一般为较高正电场值,达到10～40kV/m,与16m高度上电场呈反相 关;下层1m 电场值变化一般很小,在1kV/m以下. 在强沙尘暴天气4个高度上的电场均为负 电值,电场值随高度降低而减小,16m高度上最大平均电场强度达到-200kV/m以上,瞬时值 超过 -2500kV/m,与晴天电场矢量相反. 相似文献
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北京城市大气边界层低层垂直动力和热力特征及其与污染物浓度关系的研究 总被引：9，自引：1，他引：9
利用2001年3月19~29日和2003年8月11~25日中国科学院大气物理研究所325m大气边界层观测塔资料,分析研讨了北京城市大气边界层低层的垂直动力结构特征及其与污染物浓度分布的关系.对比分析了北京城市大气边界层低层不同高度的风、温度和湿度梯度资料、大气湍流和大气化学观测系统资料,综合分析获取了无因次速度、温度湍流方差和湍流通量、湍能分布特征及其与污染物浓度空间分布的关系,同时分析了北京地区沙尘天气过程中城市边界层低层垂直结构特征及其污染物浓度的分布与变化特征.分析结果表明,在不稳定层结条件下,47和120m高度上无因次速度湍流方差和温度湍流方差遵循莫宁-奥布克霍夫相似规律,并给出相应的拟合公式.稳定大气边界层可按层结参数z′/L分成二分区,z′/L<0.1为弱稳定区,此时相似规律可适用,z′/L>0.1为强稳定区,在此区内无因次速度方差随稳定度增大有增大的趋势,而无因次温度方差则保持不变.白天近地层包含了47和120m,而280m已在近地层之上.对2001年3月北京地区一次沙尘天气过程的城市边界层资料分析发现,320m高度上总悬浮颗粒物浓度最高达到913.3μg/m3,在边界层内大气颗粒物从上层向低层输送,这与锋面过境时低空急流从上层向下发展过程并伴随的强下沉运动有关. 相似文献
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本研究收集整理了东亚地区一个黑碳气溶胶的排放源,并利用一个三维化学输送模式系统模拟研究了东亚地区春季黑碳气溶胶的输送和演变过程.黑碳气溶胶浓度的模拟值与地面观测站和观测船获取的监测值相比,模拟值与监测值具有良好的一致性,这表明本研究收集整理的黑碳气溶胶的排放量及其分布是基本合理的,模式系统较好地反映了黑碳气溶浓度的时空分布和变化趋势,再现了许多观测到的重要特征.模拟结果表明,东亚地区春季间隙性的长距离输送对于西北太平洋海域的黑碳气溶胶浓度分布具有非常重要的影响. 相似文献
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应用2002～2006年高空流场和地面观测资料,计算近地面至500 hPa水平螺旋度的大小.结果表明：水平螺旋度负值中心值越大,500 hPa到近地面风速越大,西风增强,风速垂直切变越大,辐合上升运动越强,形成沙尘暴的强度就越强.水平螺旋度负值中心常常在河西走廊附近最强,导致其下游东南方发生沙尘暴.水平螺旋度负值中心与其下游沙尘暴发生强度有一致的对应关系：当水平螺旋度负值中心≤-200 m2/s2时,未来24小时内该区下游将有沙尘天气出现,当≤-600 m2/s2时,6小时内该区下游将有能见度小于500 m的强沙尘暴天气出现,当≤-1000 m2/s2时,6小时内该区下游将有能见度小于50 m的特强沙尘暴天气出现. 相似文献
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郄秀书 袁善锋 陈志雄 王东方 刘冬霞 孙萌宇 孙竹玲 Abhay SRIVASTAVA 张鸿波 卢晶雨 肖辉 毕永恒 冯亮 田野 徐燕 蒋如斌 刘明远 肖现 段树 苏德斌 孙成云 徐文静 张义军 陆高鹏 Da-Lin ZHANG 银燕 余晔 《中国科学:地球科学》2021,(1)
在国家"973"项目"雷电重大灾害天气系统的动力-微物理-电过程和成灾机理"(简称:雷暴973)资助下,2014~2018年连续五年在北京组织开展了雷电(也称闪电)灾害天气系统的暖季综合协同观测实验,旨在获得对北京及周边城市群区域的雷电天气系统特征和规律的实际认识,探索雷电资料在数值预报模式中的同化方法,以期改进雷电重大灾害天气系统的预报效果.主要观测设备包括:由16个子站构成的雷电(全闪)三维定位系统、2台X波段双线偏振多普勒雷达和4台激光雨滴谱仪等,协同观测还充分利用了中国气象局在京津冀地区的中尺度气象观测网.观测结果表明,受地形和环境条件影响,飑线和多单体雷暴是影响北京地区的两类主要的雷电灾害天气系统,它们除产生频繁的雷电活动外,还常伴随突发性局地短时强降水和冰雹,造成城区突发洪涝灾害.雷电密度的高值区位于北京昌平区东部、顺义区的中部和东部以及中心城区.超强雷暴(占总雷暴数的5%)、强雷暴(占比35%)和弱雷暴(占比60%)对总雷电分布的贡献分别为37%、56%和7%.北京城区的热岛效应对过境雷暴增强产生了重要作用,超强雷暴在中心城区的雷电频数可以高达每分钟数百次.雷电活动与雷暴云的热动力、微物理特征之间存在紧密联系,因此雷电频数可以作为冰雹、短时强降水等灾害性天气的指示因子.在对流可分辨数值预报模式中,建立并引入雷电资料同化方案,通过调整或修正模式的热动力和微物理参量,可明显提高模式对强对流和降水的预报效果. 相似文献
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地磁活动是太阳爆发现象引起地球近地空间磁场扰动的重要空间天气过程之一.地球磁场的变化具有多种时间尺度,其中从数十年到数世纪的长时间地磁场变化主要是由地核磁场引起的,而从数秒到数年的短时间地磁变化与太阳活动有关.近年来,越来越多的统计研究表明,地磁活动与太阳活动和地球气候变化之间存在着显著的相关性.地球磁场和地球大气系统的耦合现象驱动着人们探索地磁活动对地球天气和气候系统影响的研究.本文的目的就是综述国内外地磁变化对气候影响的研究进展,介绍我们最新的研究成果,探索地磁活动对气候要素的影响特征和可能机理过程,为深入研究地磁活动对地球天气和气候的影响提供基础和依据,以期对地磁活动和气候要素关系有进一步的认识. 相似文献
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古尔班通古特沙漠南部沙面稳定性研究 总被引：10，自引：0，他引：10
沙垄是世界沙海中分布最广的沙丘类型, 但涉及沙面稳定性的综合研究却不多见. 古尔班通古特沙漠南部主要由梁窝状沙垄组成, 总面积的80%以上为固定、半固定状态. 对区域气候条件、土壤状况和植物分布等进行综合研究, 并对沙面活动进行系统监测, 表明沙漠南部处于复合型低能风环境中, 冬季积雪和冻土可对地表形成有利的保护. 水热配置是沙漠植物、特别是短命植物生长的良好气候条件. 起沙风集中于4, 5和6月份, 正与地表湿润、植物广泛发育的时间相对应, 有效的植被覆盖是沙面整体处于稳定的重要因素. 活动区域仅存在于沙垄顶部和两坡上部, 沙面总体活动值与输沙势在季节变化上具相对一致的变化趋势, 垄间和两坡中下部稳定少变. 相似文献
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西北太平洋台风生成频次的新预测因子和新预测模型 总被引：5，自引：0，他引：5
研究了冬春季大气环流对西太平洋台风生成频次的影响, 确定了影响西北太平洋台风生成频次的新预测因子, 它们是冬、春季的北太平洋海冰面积指数、春季北太平洋涛动指数. 并结合前人已有的工作基础, 采用多元回归方法建立了一个西北太平洋台风生成频次的新预测模型. 该模型能很好地拟合1965~1999年西太平洋台风生成频次的年际变化, 拟合率是0.79. 这个预测模型比较合理地预测了2000~2006年的台风频次的年际变化. 该研究工作不仅说明了新的预测因子能很好地预测西北太平洋台风活动频次的年际变化, 而且应用它们建立的新台风预测模型, 也将有望应用于西北太平洋台风活动频次的季节预测中, 期望能提高台风活动频次的预测水平. 相似文献
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中国北方沙尘暴气候形势的年代际变化 总被引：17，自引：0，他引：17
分析了中国北方沙尘气候的时间变化特征, 重点研究与沙尘气侯的年代际变化相应的冬、春季气候和大气环流异常特征. 文章揭示: 在沙尘活动频繁年代(1956~1970)和稀少年代(1985~1999)冬、春季的气候和大气环流有显著差别. 与前一个年代相比, 在后一个年代里冬季极涡异常加深, 50°N附近的西风增强, 东亚极锋锋区位置偏北, 东亚大槽偏弱; 西伯利亚高压北部及中心强度变弱, 阿留申低压明显升压; 东亚季风强度变弱, 影响中国的冷空气势力减弱, 冬、春季大风天气变少. 同时中国北方广大地区冬季温度显著升高, 西北和内蒙古的沙源地区春季降水明显增多. 研究还发现, 在年际尺度上, 中国北方的沙尘活动频次与前冬的西风指数、北极涛动指数呈显著的负相关, 与冬、春季东亚季风指数呈显著的正相关. 相似文献
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城市化进程对北京地区冬季降水分布的影响 总被引：8，自引：0，他引：8
根据北京地区城市化程度将城市化进程分成两个时期: 即以1980年为分界点, 将1961~1980年划分为城市化慢速期, 1981~2000年为城市化快速期. 利用北京地区14个标准气象站40 a的降水量资料. 研究了城市化进程对北京地区降水分布的影响. 结果表明: 北京地区冬季降水分布发生了显著的、系统性的变化; 城市化缓慢期, 北京地区南部为降水相对较多地区, 北部为降水相对偏少地区; 城市化快速期, 相对降水量的分布正相反, 南部地区变为降水相对较少地区, 而北部变为降水相对偏多地区. 随着城市规模的扩大, 北京冬季“城市热岛”和“城市干岛”效应增强, 加速了云下降水物的蒸发过程, 使城区及南部地区的降水相对减少. 这可能是造成北京冬季降水分布变化的重要原因之一. 相似文献