塔克拉玛干沙漠南缘民丰地区气候与沙尘气溶胶观测分析

【摘要】：近年来，全球气候发生了显著的变化。在全球变化背景下气温变暖，导致了降水量的变化。沙尘天气现象在全球变化演变过程当中作为一个极端天气现象影响着人类生活。本文的研究目标是对中国沙尘暴发生最多的民丰地区开展气候背景、沙尘起沙源区特征、沙尘气溶胶分布、沙尘来源分析等方面的研究，试图回答：民丰多年气候变化和沙尘天气变化趋势如何？民丰的污染到底多严重？民丰地区沙尘暴到底来自什么地方等问题。围绕以上主题，本文利用民丰县国家基准气象站1957-2010年54a月平均气温、月降水量、沙尘天气现象日数等历史资料，采取趋势分析、气候倾向率分析等方法，揭示了民丰地区近54a气温、降水量变化趋势、年变化、年代际变化、季节变化等，并给出了该地区沙尘天气的气候变化特征、变化趋势、月内分布等。利用在民丰地区采集的土壤样品和大气颗粒物浓度在线监测资料，分析了民丰地区的地表粒径谱分布以及沙尘气溶胶变化特征；利用美国NOAA的轨迹模式HYSPLIT，分析了民丰地区沙尘来源和传输路径。研究得出结论如下： 民丰地区近54a年平均气温、春、夏、秋、冬气温变化呈现出变暖趋势，冬季增温最明显，其次是秋季。年平均气温和各季节气温1995年后上升幅度最显著。21世纪初10a是民丰历史上最暖时段，1、2、3、11、12月份升温对21世纪初10a升温的贡献最显著。 民丰地区近54a年平均降水量为38.41mm，年降水量的变化呈现出上升趋势，但不太明显。各季节降水量各季节降水量变化当中夏季降水量的增加趋势最明显，夏季降水增加对年降水增加的贡献最大。民丰降水量变化的季节性差异很大，降水较集中于春季和夏季的的5月和6、7月。 民丰地区沙尘天气以浮尘为主，扬沙次之，沙尘暴最少。沙尘天气日数随年份的变化呈现出减少趋势，但减少缓慢。沙尘暴在夏季最多，春季次之，扬沙和浮尘在春季最多，夏季次之，冬季沙尘天气发生很少。大风日数和沙尘暴日数有很明显的关系，大风日数变化呈现出减少趋势，比沙尘暴日数变化趋势缓慢。 民丰地区绿洲北边、绿洲中部、东西边缘样品以细砂为主，绿洲南边样品以粗砂为主，其次是细砂。在不同土壤环境和不同沙源，粒度参数特征不同及各粒级含量有明显差异。民丰地区县城绿洲北边，东边沉积物为风沙沉积环境，绿洲南边沉积物为浊流沉积（冲击）。 民丰地区空气污染严重，沙尘天气现象对民丰地区空气污染的影响最大，民丰人民一年55%多的时间处于高污染的环境当中。春季和夏季空气污染最严重，冬季空气质量最好。民丰地区空气污染来源可分为外源性（沙尘天气）和本地源（燃煤型）两种。不同沙尘天气（沙尘暴、扬沙、浮尘）造成的污染程度不尽相同。 典型沙尘天气过程中地面各气象要素有很明显的变化。沙尘气溶胶浓度和风速有很好的相关性。沙尘天气出现时能见明显降低，沙尘气溶胶浓度增加，而导致气温、能见度、水汽压、相对湿度的相应变化，而且次变化取决于沙尘天气的强度。 民丰地区春季3、4月沙尘传输路径以东灌性气流为主，5月东灌性和西路径气流为主。夏季影响民丰地区的底层气流包括东灌性、西路径、局地性气流外，还包括北方向气流。春夏季塔克拉玛干沙漠形成的热低压和补充侵入的冷空气产起沙动力条件。塔克拉玛干沙漠和周围地表疏松土壤提供沙尘天气物质基础。东灌性气流造成的沙尘天气以浮尘为主，西路径气流造成的沙尘天气以沙尘暴和扬沙为主。