阿拉善盟沙塵暴成因分析

王多民　楊宗英阿拉善盟氣象局

阿拉善盟沙塵暴成因分析

王多民楊宗英
阿拉善盟氣象局

通過對阿拉善盟沙塵暴成因進行了分析，指出特殊的地形及地表狀況為沙塵暴形成提供了有利的地理環(huán)境，午后持續(xù)增溫為沙塵暴的發(fā)生提供了有利的熱力條件，1961～2010年常規(guī)氣象資料的統(tǒng)計分析，大風日數(shù)多為沙塵暴提供了強有力的動力條件。

沙塵暴成因分析阿拉善盟

一、概述

沙塵暴是一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，多發(fā)區(qū)主要位于沙漠、沙地和干燥的沙質(zhì)地表，我國西北及內(nèi)蒙古中西部地區(qū)是中亞沙塵暴區(qū)的一部分。2000年葉篤正和丑紀范等［1］對我國華北沙塵天氣成因進行了分析，并提出了治理對策；趙景波等［2］以歷史時期沙塵暴活動的資料為依據(jù)，論證了沙塵暴發(fā)生的條件和影響因素，并指出特定時期的寒潮是沙塵暴發(fā)生的動力，它與特定狀態(tài)的粉塵相結(jié)合是沙塵暴發(fā)生的必要條件，氣溫和降水對沙塵暴的生成有重要影響。沙塵暴天氣是在特定的地理環(huán)境和下墊面條件下，由特定的大尺度環(huán)流背景和某種天氣系統(tǒng)發(fā)展所誘發(fā)的一種小概率、大危害的災(zāi)害性天氣［3］。阿拉善盟地處亞洲大陸腹地，為內(nèi)陸高原，遠離海洋，形成典型的中溫帶大陸季風氣候，氣候特點為干旱少雨，冬季寒冷，夏季炎熱，四季氣候特征明顯，風大沙多，晝夜溫差大，蒸發(fā)量大。

二、阿拉善地區(qū)沙塵暴成因分析

沙塵暴是由于強風將地面大量塵沙吹起，使空氣相當混濁，水平能見度小于1.0千米。根據(jù)沙塵暴的強度可分為三個等級［4］，沙塵暴、強沙塵暴和特強沙塵暴。沙塵暴的產(chǎn)生必需具備三個基本條件，即豐富的沙塵源、強風和不穩(wěn)定的空氣層結(jié)［5］。前者和土地荒漠化有關(guān)，后兩者主要與氣象條件有關(guān)?？傊硥m暴的研究到目前為止，仍有大量問題亟待解決，無論沙塵暴發(fā)生的機制，還是在輸送過程中物理化學變化，以及由此引發(fā)的氣候環(huán)境效應(yīng)直到最近才開始為人們所關(guān)注。

1.豐富的沙塵源

地表狀況特征決定著本地區(qū)沙塵暴天氣的變化規(guī)律，同時地表狀況特征也影響著氣候的變化。阿拉善盟大部分地區(qū)土質(zhì)荒漠化，植被覆蓋率低，巴丹吉林沙漠、烏蘭布和沙漠、騰格里沙漠橫穿阿拉善盟境內(nèi)，地表沙物質(zhì)廣布，其大部分是裸露的松散流動沙丘及固定、半固定和廣闊的戈壁面積，干涸湖泊和干鹽湖的沉積物，為沙塵暴的發(fā)生提供了豐富沙源。在氣候暖干化的背景下，人類不當?shù)慕?jīng)營活動導(dǎo)致阿拉善植被退化，草場生產(chǎn)力和地表覆蓋度下降，土地荒漠化不斷擴張，更有利于沙塵暴的發(fā)生。近年來，阿拉善盟由于實施退牧還林、退牧還草、修建“三北”防護林、飛播造林等一系列生態(tài)保護措施，地表植被覆蓋率得到好轉(zhuǎn)，2015年草原植被覆蓋度達到16.9%，較2009年上升1.17%，但生態(tài)環(huán)境和氣候條件仍較惡劣，沙塵暴天氣仍時有發(fā)生。

2.強烈的大風動力作用

阿拉善地區(qū)春季冷空氣活動頻繁，大風天氣較多，日最大風速達到27.0米/秒，出現(xiàn)在1994年4月27日拐子湖地區(qū)。研究表明，形成大范圍沙塵暴，必須有強冷空氣的侵入，阿拉善高原是幾條強冷空氣的主要交匯處。統(tǒng)計阿拉善地區(qū)多年平均沙塵暴日數(shù)與年均大風日數(shù)的結(jié)果表明，20世紀70、80年代的大風日數(shù)較多，分別為41.3天/年和40.8天/年，相應(yīng)的沙塵暴日數(shù)處于偏多的狀態(tài)，90年代之后大風日數(shù)減少，為26.3天，沙塵暴日數(shù)也隨之降低。因此，年均沙塵暴日數(shù)與年均大風日數(shù)的年際振蕩和多年變化趨勢基本一致，處于同位相，即在大風日數(shù)較多的年份，沙塵暴出現(xiàn)的頻次相對增大，統(tǒng)計表明，二者呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.6049（圖）。為了更明確地表示阿拉善盟大風日數(shù)與沙塵暴日數(shù)的關(guān)系，對1961～2010年月平均大風日數(shù)與月平均沙塵暴日數(shù)進行回歸分析，發(fā)現(xiàn)二者呈極顯著的線性相關(guān)，其方程為：Sd=0.4671Wd-0.2269（R＝0.9644），其中Sd為多年月平均沙塵暴日數(shù)，Wd為多年月平均大風日數(shù)。

圖　1961～2010年阿拉善地區(qū)月均沙塵暴日數(shù)與大風日數(shù)的關(guān)系

綜上可以看出，在阿拉善地區(qū)大風對沙塵暴的形成具有顯著的影響，是阿拉善地區(qū)沙塵暴形成的主要成因之一。

3.層結(jié)不穩(wěn)定

阿拉善地區(qū)春季期間冷暖空氣異?；钴S，氣旋活動頻繁，特別是午后地面受熱增溫快。一方面，地表吸收并儲存了大量來自太陽的熱量，土壤蒸發(fā)量加大，致使地表干燥疏松，表面土層易被大風吹起；另一方面，由于地形等方面的因素，來自西伯利亞的冷空氣在新疆、內(nèi)蒙古的北部不斷地聚集，勢力逐漸增強，達到一定程度爆發(fā)南下；另外，春季增溫幅度大，易引起大氣溫度層結(jié)的不穩(wěn)定，在有利的大尺度環(huán)流背景下，中緯度地區(qū)形成較強的水平氣壓梯度，冷平流也有明顯加強，動量下傳較強，使得地面風速迅速加大，當高空有風區(qū)，風的垂直切變比較大時，溫度層結(jié)的日變化常?？梢砸痫L速更為明顯的日變化，在疊加了豐富沙源基礎(chǔ)上，極易發(fā)生沙塵暴。而在局地條件下，如拐子湖地區(qū)，即使在夏季也易因地面升溫迅速而出現(xiàn)不穩(wěn)定的大氣層結(jié)，造成沙塵暴的發(fā)生。

影響沙塵暴產(chǎn)生的因素較多，研究表明，沙塵暴發(fā)生頻次與當年的平均氣溫以及上一年度降水量成負相關(guān)［6］。

此外，阿拉善地區(qū)氣候干旱，土壤表面松散干燥，風蝕嚴重是形成沙塵暴的誘導(dǎo)因子，而水資源嚴重不足、草場退化和沙化、地面缺乏有效覆蓋是影響該區(qū)沙塵暴發(fā)生的生態(tài)環(huán)境因子，人為不合理的經(jīng)營活動則加速了生態(tài)環(huán)境的惡化，成為沙塵暴發(fā)生的催化劑。因此，阿拉善地區(qū)沙塵暴的屢屢發(fā)生與本地區(qū)特定的氣候、地理和生態(tài)環(huán)境等條件有著密切的關(guān)系，是特定沙漠化生態(tài)環(huán)境和氣候條件、人為活動相結(jié)合的產(chǎn)物。

三、結(jié)論

1.沙塵暴的產(chǎn)生必需具備三個基本條件，即豐富的沙塵源、強風和不穩(wěn)定的空氣層結(jié)。

2.阿拉善盟大部分地區(qū)土質(zhì)荒漠化，植被覆蓋率低，為沙塵暴的發(fā)生提供了豐富沙源。

3.阿拉善地區(qū)春季冷空氣活動頻繁，大風天氣較多，為沙塵暴的發(fā)生提供了動力條件。

4.阿拉善地區(qū)由于地理環(huán)境和氣候環(huán)境的影響，易引起大氣溫度層結(jié)的不穩(wěn)定。

［1］葉篤正，丑紀范，劉紀遠等．關(guān)于我國華北地區(qū)沙塵天氣的成因與治理對策 ［J］．地理學報，2000，55（5）：513-521．

［2］趙景波，杜娟，黃春長．沙塵暴發(fā)生的條件和影響因素［J］.干旱區(qū)研究，2002，19（1）：58-62．

［3］中國氣象局預(yù)測減災(zāi)司．沙塵暴監(jiān)測預(yù)警服務(wù)研究［M］．北京：氣象出版社，2002：73．

［4］俞衛(wèi)平.地面氣象觀測規(guī)范［M］.氣象出版社,2003：23-24.

［5］錢正安,宋敏紅,李萬元.近50年來中國北方沙塵暴的分布及變化趨勢分析［J］.中國沙漠,2002,22（2）：106-111

［6］劉景濤,鄭明倩.內(nèi)蒙古中西部強和特強沙塵暴的氣候?qū)W特征［J］.高原氣象,2003,22（1）：51-64.