阿拉善盟沙尘暴成因分析

2016-09-19王多民杨宗英阿拉善盟气象局

现代农业 2016年8期

关键词：阿拉善盟沙尘暴日数

王多民　杨宗英阿拉善盟气象局

阿拉善盟沙尘暴成因分析

王多民杨宗英
阿拉善盟气象局

通过对阿拉善盟沙尘暴成因进行了分析，指出特殊的地形及地表状况为沙尘暴形成提供了有利的地理环境，午后持续增温为沙尘暴的发生提供了有利的热力条件，1961～2010年常规气象资料的统计分析，大风日数多为沙尘暴提供了强有力的动力条件。

沙尘暴成因分析阿拉善盟

一、概述

沙尘暴是一种灾害性天气现象，多发区主要位于沙漠、沙地和干燥的沙质地表，我国西北及内蒙古中西部地区是中亚沙尘暴区的一部分。2000年叶笃正和丑纪范等［1］对我国华北沙尘天气成因进行了分析，并提出了治理对策；赵景波等［2］以历史时期沙尘暴活动的资料为依据，论证了沙尘暴发生的条件和影响因素，并指出特定时期的寒潮是沙尘暴发生的动力，它与特定状态的粉尘相结合是沙尘暴发生的必要条件，气温和降水对沙尘暴的生成有重要影响。沙尘暴天气是在特定的地理环境和下垫面条件下，由特定的大尺度环流背景和某种天气系统发展所诱发的一种小概率、大危害的灾害性天气［3］。阿拉善盟地处亚洲大陆腹地，为内陆高原，远离海洋，形成典型的中温带大陆季风气候，气候特点为干旱少雨，冬季寒冷，夏季炎热，四季气候特征明显，风大沙多，昼夜温差大，蒸发量大。

二、阿拉善地区沙尘暴成因分析

沙尘暴是由于强风将地面大量尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度小于1.0千米。根据沙尘暴的强度可分为三个等级［4］，沙尘暴、强沙尘暴和特强沙尘暴。沙尘暴的产生必需具备三个基本条件，即丰富的沙尘源、强风和不稳定的空气层结［5］。前者和土地荒漠化有关，后两者主要与气象条件有关。总之，沙尘暴的研究到目前为止，仍有大量问题亟待解决，无论沙尘暴发生的机制，还是在输送过程中物理化学变化，以及由此引发的气候环境效应直到最近才开始为人们所关注。

1.丰富的沙尘源

地表状况特征决定着本地区沙尘暴天气的变化规律，同时地表状况特征也影响着气候的变化。阿拉善盟大部分地区土质荒漠化，植被覆盖率低，巴丹吉林沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠横穿阿拉善盟境内，地表沙物质广布，其大部分是裸露的松散流动沙丘及固定、半固定和广阔的戈壁面积，干涸湖泊和干盐湖的沉积物，为沙尘暴的发生提供了丰富沙源。在气候暖干化的背景下，人类不当的经营活动导致阿拉善植被退化，草场生产力和地表覆盖度下降，土地荒漠化不断扩张，更有利于沙尘暴的发生。近年来，阿拉善盟由于实施退牧还林、退牧还草、修建“三北”防护林、飞播造林等一系列生态保护措施，地表植被覆盖率得到好转，2015年草原植被覆盖度达到16.9%，较2009年上升1.17%，但生态环境和气候条件仍较恶劣，沙尘暴天气仍时有发生。

2.强烈的大风动力作用

阿拉善地区春季冷空气活动频繁，大风天气较多，日最大风速达到27.0米/秒，出现在1994年4月27日拐子湖地区。研究表明，形成大范围沙尘暴，必须有强冷空气的侵入，阿拉善高原是几条强冷空气的主要交汇处。统计阿拉善地区多年平均沙尘暴日数与年均大风日数的结果表明，20世纪70、80年代的大风日数较多，分别为41.3天/年和40.8天/年，相应的沙尘暴日数处于偏多的状态，90年代之后大风日数减少，为26.3天，沙尘暴日数也随之降低。因此，年均沙尘暴日数与年均大风日数的年际振荡和多年变化趋势基本一致，处于同位相，即在大风日数较多的年份，沙尘暴出现的频次相对增大，统计表明，二者呈极显著正相关，其相关系数为0.6049（图）。为了更明确地表示阿拉善盟大风日数与沙尘暴日数的关系，对1961～2010年月平均大风日数与月平均沙尘暴日数进行回归分析，发现二者呈极显著的线性相关，其方程为：Sd=0.4671Wd-0.2269（R＝0.9644），其中Sd为多年月平均沙尘暴日数，Wd为多年月平均大风日数。

图　1961～2010年阿拉善地区月均沙尘暴日数与大风日数的关系

综上可以看出，在阿拉善地区大风对沙尘暴的形成具有显著的影响，是阿拉善地区沙尘暴形成的主要成因之一。

3.层结不稳定

阿拉善地区春季期间冷暖空气异常活跃，气旋活动频繁，特别是午后地面受热增温快。一方面，地表吸收并储存了大量来自太阳的热量，土壤蒸发量加大，致使地表干燥疏松，表面土层易被大风吹起；另一方面，由于地形等方面的因素，来自西伯利亚的冷空气在新疆、内蒙古的北部不断地聚集，势力逐渐增强，达到一定程度爆发南下；另外，春季增温幅度大，易引起大气温度层结的不稳定，在有利的大尺度环流背景下，中纬度地区形成较强的水平气压梯度，冷平流也有明显加强，动量下传较强，使得地面风速迅速加大，当高空有风区，风的垂直切变比较大时，温度层结的日变化常常可以引起风速更为明显的日变化，在叠加了丰富沙源基础上，极易发生沙尘暴。而在局地条件下，如拐子湖地区，即使在夏季也易因地面升温迅速而出现不稳定的大气层结，造成沙尘暴的发生。

影响沙尘暴产生的因素较多，研究表明，沙尘暴发生频次与当年的平均气温以及上一年度降水量成负相关［6］。

此外，阿拉善地区气候干旱，土壤表面松散干燥，风蚀严重是形成沙尘暴的诱导因子，而水资源严重不足、草场退化和沙化、地面缺乏有效覆盖是影响该区沙尘暴发生的生态环境因子，人为不合理的经营活动则加速了生态环境的恶化，成为沙尘暴发生的催化剂。因此，阿拉善地区沙尘暴的屡屡发生与本地区特定的气候、地理和生态环境等条件有着密切的关系，是特定沙漠化生态环境和气候条件、人为活动相结合的产物。