蘭州市沙塵暴天氣特征分析

宗艷偉

摘要? ? 本文分析總結(jié)了近年來蘭州市沙塵暴天氣發(fā)生的規(guī)律和特征，討論了沙塵暴天氣的成因及危害，以期為空氣質(zhì)量的預(yù)報以及生態(tài)環(huán)境的治理提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞? ? 沙塵暴;特征;成因;治理對策;甘肅蘭州

中圖分類號? ? X513? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2019）21-0184-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

沙塵天氣是我國北方干旱及半干旱地區(qū)在春季常出現(xiàn)的災(zāi)害性天氣之一。沙塵暴最直接的危害是能夠在很短時間內(nèi)由靜風(fēng)或小風(fēng)突然轉(zhuǎn)為大風(fēng)，將大量沙塵卷入空中，使水平能見度急劇下降，往往造成戶外活動的人畜傷亡。發(fā)生沙塵暴時，空氣中沙塵很容易引起人們呼吸系統(tǒng)的疾病，同時會給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及交通運輸、生態(tài)環(huán)境等造成非常嚴(yán)重的影響[1-2]。

蘭州市三面環(huán)山，地貌復(fù)雜多樣，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁交錯分布，地勢自西南向東北傾斜。蘭州上游河西走廊是我國三大沙塵暴高頻發(fā)生區(qū)域之一。近年來，沙塵暴天氣頻繁出現(xiàn)，對蘭州空氣質(zhì)量造成極大影響。本文分析總結(jié)了近年來蘭州沙塵天氣發(fā)生的規(guī)律和特征，討論了沙塵暴天氣對蘭州空氣質(zhì)量的影響，為空氣質(zhì)量的預(yù)報以及生態(tài)環(huán)境的治理提供參考依據(jù)。

1? ? 地理概況

蘭州北面是巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠，是沙塵暴的多發(fā)區(qū)域，西南是青藏高原，東部與黃土高原交錯，是西北沙塵暴東移時的必經(jīng)之路。境內(nèi)是黃土地貌，自然環(huán)境差，加上上游是沙漠眾多的河西走廊，市區(qū)北部的植被稀少，降水嚴(yán)重不足，導(dǎo)致地表的土層既干燥又疏松，遇到大風(fēng)時很容易形成沙塵天氣。蘭州屬溫帶大陸性氣候，深居西北內(nèi)陸，海洋溫濕氣流不易到達，成雨機會少，大部分地區(qū)氣候干燥，年平均降水量為327 mm。

春季蘭州上空常有冷暖空氣交匯，而干燥的地面浮土層厚，遇到大風(fēng)天氣就會揚沙塵。同時，蘭州又屬盆地氣候，風(fēng)小，而大氣層結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，因而很易成為沙塵暴溶膠的重要沉降區(qū)和污染區(qū)[3]。

2? ? 沙塵暴特征

2.1? ? 氣候背景

蘭州沙塵暴天氣主要發(fā)生于春季和夏季6—7月。隨著夏季降水增多，沙塵天氣逐漸減少，延續(xù)至秋季結(jié)束。因為蘭州春季多干旱少雨，干燥空氣加大了蒸騰作用，使得土壤表面水分嚴(yán)重缺失，干土層加厚，增加了沙塵暴發(fā)生率。

2.2? ? 地溫場分析

發(fā)生沙塵暴天氣，受地溫差變化最為明顯。在沿40°N附近，出現(xiàn)自西向東的地冷渦活躍串，沿90°E附近和110°～115°E分別存在地冷渦列。

2.3? ? 預(yù)報場分析

發(fā)生沙塵暴天氣時的500 hPa歐亞環(huán)流背景均為一槽一脊型，烏山附近是暖高壓脊，而脊前有深厚冷槽，中心強度最大能達到-40 ℃。當(dāng)歐亞范圍內(nèi)由緯向環(huán)流轉(zhuǎn)為經(jīng)向環(huán)流時，西西伯利亞強500 hPa環(huán)流形勢隨之調(diào)整，原位于中亞急流帶東移南壓到新疆北部，為產(chǎn)生沙塵暴天氣提供了高空動力條件[4-5]。

2.4? ? 沙塵暴天氣季節(jié)變化

蘭州一年四季都會發(fā)生沙塵暴天氣，而3—5月春季是沙塵暴發(fā)生最為頻繁的季節(jié)。尤其是4月，占全年沙塵暴發(fā)生次數(shù)26%;其次是3月，約22%;5月約14%。整個春季發(fā)生沙塵暴次數(shù)約占全年沙塵暴次數(shù)62%。夏季6—8月蘭州發(fā)生沙塵暴次數(shù)比春季略少，而秋季9—11月發(fā)生沙塵暴次數(shù)最少。根據(jù)近年沙塵暴記錄資料來分析，冬季沙塵暴日數(shù)呈遞增趨勢。

3? ? 沙塵暴成因及危害

3.1? ? 形成原因

20世紀(jì)90年代以來，沙塵暴不斷增加，與生態(tài)環(huán)境惡化和沙漠化面積進一步擴大相關(guān)。一是蘭州處在青藏高原與黃土高原交匯地帶，高山地形阻擋風(fēng)力，易形成揚沙和浮塵天氣。二是蘭州降水量較少，集中于7—8月，夏季降水量約占全年降水總量60%以上。春季降水量少且蒸發(fā)量大，甚至蒸發(fā)量達到降水量的10倍以上。干燥氣候下，植被稀疏，生態(tài)脆弱，在強勁風(fēng)力下易粗化形成沙丘。三是隨著經(jīng)濟發(fā)展城市規(guī)模擴大，加大了土地資源的壓力，很多草原被開墾成地，土層在冬、春季大面積裸露，易形成沙塵暴。過度放牧使原有的草原難以休養(yǎng)生息，又加上鼠患，草原表層結(jié)皮被破壞，易形成新的沙地。四是水資源利用不當(dāng)加劇綠洲沙化，不能滿足植物生長需要，引起植物植被死亡，擴大沙源面積;盲目開采地下水資源，導(dǎo)致地下水位下降，植被得不到所需水分，生態(tài)環(huán)境進一步惡化。

3.2? ? 氣象要素與沙塵暴相關(guān)性

經(jīng)統(tǒng)計蘭州沙塵暴日數(shù)與各氣象要素之間相關(guān)性可知，各區(qū)域內(nèi)年沙塵暴日數(shù)與同期內(nèi)大風(fēng)日數(shù)存在正相關(guān)，與平均氣溫存在負相關(guān)，與降水量存在負相關(guān)。沙塵暴出現(xiàn)次數(shù)受大風(fēng)日數(shù)影響，大風(fēng)日數(shù)多，沙塵暴發(fā)生頻繁，反之則沙塵暴天氣就較少;平均氣溫偏高，冷空氣活動少，沙塵暴勢力較弱;降水量越多，沙塵暴出現(xiàn)頻次反而越少。在蘭州這個干旱地區(qū)，空氣濕度對沙塵暴的抑制作用微乎其微。

3.3? ? 危害

沙塵暴發(fā)生時，沙塵會在狂風(fēng)帶動下前移，一旦遇到阻礙物或風(fēng)力減弱，大量沙塵落下，會將農(nóng)田、村莊、公路、鐵路掩埋，形成沙堆或沙丘，帶走農(nóng)田土壤表層細膩黏土礦物和有機物。在風(fēng)蝕過程中，大風(fēng)卷起沙塵會對農(nóng)作物造成機械損傷，嚴(yán)重時使農(nóng)作物幼苗死亡，而且會損壞電線桿等公用設(shè)施，對車輛、房屋及工農(nóng)業(yè)設(shè)施也造成嚴(yán)重破壞，甚至還傷及人畜。沙塵暴不但對當(dāng)?shù)丨h(huán)境有極其惡劣的影響，還會導(dǎo)致大氣中浮塵顆粒增多，污染空氣，對民眾健康產(chǎn)生極大威脅。

4? ? 治理對策

4.1? ? 植樹造林，保護生態(tài)環(huán)境

蘭州地區(qū)治理沙塵暴天氣的根本途徑，就是在沙漠、戈壁與綠洲接壤的地方大力營造防沙防風(fēng)林帶，防止流沙經(jīng)由大風(fēng)帶入綠洲內(nèi)。防風(fēng)防沙護林網(wǎng)不但可減輕沙塵暴對于農(nóng)田及城市的危害，還可以改善局部小氣候，以提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和改善城市空氣質(zhì)量。因此，應(yīng)通過植樹造林來改善惡劣的生態(tài)環(huán)境，降低風(fēng)速，提高空氣的相對濕度，減小蒸發(fā)量，以達到防風(fēng)固沙的目的。走生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的道路，才能夠使生態(tài)環(huán)境得到有效改善，才能為經(jīng)濟社會的健康、有序發(fā)展保駕護航。

4.2? ? 科學(xué)合理安排用地

近年來，由于城市規(guī)模不斷擴大，人口數(shù)量急劇增加，使得城市在建設(shè)中重生產(chǎn)、輕生活，重經(jīng)濟、輕環(huán)保，這一系列現(xiàn)象造成蘭州市用地結(jié)構(gòu)和功能布局失衡。因此，需要充分考慮人口、資源、產(chǎn)業(yè)發(fā)展與環(huán)境之間的關(guān)系，科學(xué)合理安排城市各項用地。在農(nóng)村實施退耕還林、退耕還牧等戰(zhàn)略措施;在城市避免城市局部地區(qū)承受過重污染負擔(dān)，保護居民生活環(huán)境不受污染，進一步緩解城市的熱源污染和機動車尾氣污染等。

4.3? ? 加強水資源管理

水資源在維持植物生長、固定地面沙源、減弱地面風(fēng)速等方面起著非常重要的作用。因此，要對蘭州境內(nèi)水資源利用進行全面規(guī)劃，合理分配水資源利用。同時，減少城市對水資源的消耗量，保證綠地系統(tǒng)穩(wěn)定性和綠洲地表穩(wěn)固性。發(fā)展水利，以水養(yǎng)地，合理節(jié)約用水，科學(xué)用水，避免水資源過度開發(fā)和利用。在農(nóng)村，要對農(nóng)田科學(xué)灌溉，盡量做到對水資源有效利用。

5? ? 參考文獻

[1] 田鑫.淺析呼和浩特沙塵氣候特征及影響[J].南方農(nóng)機，2018，49（21）：218.

[2] 劉蓉.沙塵暴天氣的成因及影響[J].北京農(nóng)業(yè)，2015（27）：148-149.

[3] 劉慶陽，劉艷菊，趙強，等.2012年春季京津冀地區(qū)一次沙塵暴天氣過程中顆粒物的污染特征分析[J].環(huán)境科學(xué)，2014，35（8）：2843-2850.

[4] 劉洪蘭，張強，張俊國，等.1960—2012年河西走廊中部沙塵暴空間分布特征和變化規(guī)律[J].中國沙漠，2014，34（4）：1102-1108.

[5] 錢莉，滕杰，胡津革.“14.4.23”河西走廊特強沙塵暴演變過程特征分析[J].氣象，2015，41（6）：745-754.