沙尘暴论文

沙尘暴
摘要:文章主要介绍了沙尘暴信息的采集、储存以及传输，并对这三个方面进行了详细的阐述。

关键字：沙尘暴监测采集数据库数据传输
一、沙尘暴的常识
1、沙尘暴的定义
沙尘暴 (sand duststorm) 是沙暴 (sandstorm) 和尘暴 (duststorm) 两者兼有的总称，是指强风把地面大量沙尘物质吹起并卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度小于 1千米的严重风沙天气现象。

其中沙暴系指大风把大量沙粒吹入近地层所形成的挟沙风暴；尘暴则是大风把大量尘埃及其它细粒物质卷入高空所形成的风暴。

2丶沙尘暴天气成因
有利于产生大风或强风的天气形势,有利的沙、尘源分布和有利的空气不稳定条件是沙尘暴或强沙尘暴形成的主要原因。

强风是沙尘暴产生的动力，沙、尘源是沙尘暴物质基础，不稳定的热力条件是利于风力加大、强对流发展，从而夹带更多的沙尘，并卷扬得更高。

除此之外，前期干旱少雨，天气变暖，气温回升，是沙尘暴形成的特殊的天气气候背景；地面冷锋前对流单体发展成云团或飑线是有利于沙尘暴发展并加强的中小尺度系统；有利于风速加大的地形条件即狭管作用,是沙尘暴形成的有利条件之一。

3丶沙尘暴的危害
（1）生态环境恶化（2）生产生活受影响（3）生命财产损失（4）影响交通安全（5）危害人体健康
4丶沙尘暴的防治
1.加强环境的保护，把环境的保护提到法制的高度来。

2.恢复植被，加强防止风沙尘暴的生物防护体系。

实行依法保护和恢复林草植被，防止土地沙化进一步扩大，尽可能减少沙尘源地。

3.根据不同地区因地制宜制定防灾、抗灾、救灾规划，积极推广各种减灾技术，并建设一批示范工程，以点带面逐步推广，进一步完善区域综合防御体系。

4.控制人口增长，减轻人为因素对土地的压力，保护好环境。

5.加强沙尘暴的发生、危害与人类活动的关系的科普宣传，使人们认识到所生活的环境一旦破坏，就很难恢复，不仅加剧沙尘暴等自然灾害，还会形成恶性循环，所以人们要自觉地保护自己的生存环境。

二、沙尘暴的监测
1丶沙尘暴的监测手段
（1）气象卫星监测沙尘暴
监测沙尘暴的卫星一般有两种：极轨气象卫星和静止气象卫星。

极轨气象卫星离地面近900公里，分辨率比较高，它探测地面对太阳光的反射特性，以推算出反射率；接收来自地面的热辐射。

由于沙尘暴的顶端与某些低云的高度、温度很接近，所以在判别是不是沙尘暴时，就从反射率的不同上来判识；由于沙尘暴与裸露的地表的反射率很接近，在判别时就从二者在亮度、温度上的明显差别来判识。

静止气象卫星距离地球近 3.6万公里，分辨率比极轨卫星低，但是它的观测次数多，每小时1次；成像范围大，能监测地球三分之一的面积，可以清楚地观测沙尘暴的动向，所以成为监测沙尘暴最有力的工具。

静止气象卫星利用红外分裂窗通道，找出沙尘与云、雾、雨、雪、霜、雨凇、雾凇等组成的水成云以及一些气溶胶的吸收和发射存在的差异，在一定程度上推断出大气的组成成分。

静止气象卫星观测到的红外辐射由两部分组成，一部分由地表发射，另一部分由大气本身发射。

当气溶胶光学厚度不很大时，大气发射的红外辐射相对较弱，卫星感应到的就主要是地表发射的红外辐射。

由于气溶胶在两个分裂窗通道上的透过率存在差异，卫星探测到的亮度、温度就存在差异，故能由此反推出气溶胶的存在，并监测到沙尘暴。

静止气象卫星还用光谱分类法来判识沙尘暴。

当很强的扬沙或沙尘暴出现时，沙尘云会表现出特殊的光谱特征，这就可以让卫星有效地识别沙尘云。

静止气象卫星还能从某些卷云与沙尘暴的亮度温度的差别上判断出
沙尘暴。

需要指出的是，气象卫星资料必须经过特殊的处理，包括地理定位、定标等复杂的处理后，才能得出沙尘暴发生的地域，行进的路线，制成卫星遥感数字影像数据，提供给气象台做沙尘暴预报使用。

（2）多普勒天气雷达监测沙尘暴
沙尘天气是我国北方常常发生的灾害性天气现象，以往的监测手段只是利用云雨作为气象目标物对雷达所发射电磁波的散射回波来发现研究它们的数据，以此测定气象目标的空间位置、强弱分布和垂直结构等。

而多普勒天气雷达利用物理学上的多普勒效应科学的运行。

首先测定大气中的降水粒子的径向运动速度，通过多普勒的软件结合得出的数据信息来判断出了大气中水云体的风速分布、风场结构特征、垂直气流速度等。

而且可生成图象产品、文本信息共76种等等，由于本文的上半部分已经提到，所以在此不加赘述。

多普勒天气雷达的最大探测距离半径可以达到460公里，由于自身具有良好的多普勒测速能力，沙尘天气一类的灾害性天气有很强的监测和预警能力。

多普勒天气雷达能包括沙尘天气灾害性天气的绝大部分的监测、预警内容；多普勒雷达还具有良好的定量测量回波强度的性能，可以定量估测大范围降水，突破了常规雷达只能定性估测降水的局限，而且其连续观测能力比常规雷达有了很大的提高；多普勒天气雷达是智能型的探测系统，除了实时提供各种图象分析的信息外，还具有准实时的对多种灾害性天气的自动识别、追踪等产品，这对于来时匆匆的沙尘天气的监测具有重要的作用。

新一代多普勒天气雷达在灾害性沙尘天气的监测和预警方面，发挥着不可替代的重要作用。

目前我国已建成的新一代多普勒天气雷达主要分S、C两种波段，S波段雷达主要分布在沿海地区及主要降雨流域，C波段雷达主要分布在内陆地区。

到"十一五计划"末期，全国将建成158部多普勒天气雷达构成的天气雷达网。

通过新一代多普勒天气雷达系统的建设，大大增强了对沙尘暴天气的监测预警能力，提高了短时临近天气预报水平,为经济建设、人工影响天气和防灾减灾提供了更加有效、优质的气象服务
除此之外还有激光雷达监测，陆地资源卫星监测，EP/TOMS卫星监测等监测手段。

三丶数据采集
1、数据采集原则
沙尘暴监测数据采集的原则是权威性丶历史与现实性丶代表性和系统性。

①权威性：数据应由国家和地方相关部门（气象，环保，林业，水
利）行业业务系统运行丶资源环境及沙尘暴影响状况普查丶资源
环境监测网络定位观测以及科研项目活动过程中采集的数据。

②历史与现实性：在沙尘暴数据库建设中所采集的数据，既有多年
的历史数据，也有近期的生态环境现状数据。

③代表性:沙尘暴天气现象的发生，受到大气环流，自然地理环境
等各方面因素的影响，不同的时期丶行业部门丶科研项目等所观
测数据类型及各类型的数据项数量多少不尽相同，为了尽量节省
数据存储空间，提高数据处理速率，又不影响分析的精度和效果，
数据库建设在数据选择时充分考虑数据的代表性，使所收据的数
据既不冗长又能满足分析研究的各种需要。

④系统性：为了系统的分析沙尘暴发生丶发展及影响规律，应从资
源丶环境丶社会经济等现状及其变化等特点出发，全面系统的采
集沙尘暴监测数据。

2、数据采集的方法
数据采集方法是充分利用现有工作条件和成果，结合沙尘暴监测预警的实际需要，进行合理的数据分类丶编码，数据库结构设计，数据存储优化的研究。

对以数字化的数据产品按照数据库建立标准规范进行整合，对位数字化的数据产品，根据数据库建立标准规范进行数字化加工。

3、数据采集途径
数据获取的途径主要是通过无偿或有偿的方式，从国土资源部丶农业部丶国家林业局丶国家气象局和中国科学院等部门和单位获得，包括数字化和非数字化的数据。

四丶数据库
1、数据库设计
数据库设计的基本思想和目的是便于管理丶更新和维护，数据利用高校，最大限度的节省计算机空间，满足沙尘暴监测与预警的实际需求。

总体设计包括数据库组织丶数据库结构与存储格式设计丶数据库管理应用和数据库平台设计4个方面每个方面又包含若干个具体内容。

详见下图：
2、数据结构分类
数据库的建立包括数据分类编码，数据录入丶扫描丶矢量化丶编辑丶输出以及已有数据库的重新整合等工作。

沙尘暴影响区生态环境数据库，根据数据的性质划分为6个数据集，30个数据库。

其中数据集包括1.基础地理数据集（包含8个数据库）2.空间专题数据集（包含4个数据库）3.遥感监测数据集（包含2个数据库）4.气象数据集（包含2个数据库）5.沙尘暴数据集（包含3个数据库）6.社会经济统计数据集（包含11个数据库）。

五丶数据传输
1、数据传输业务流程
如下图：
如下图：
六、小结
学习这门课程使我对气象方面的知识有了一些了解之外，更
多的是对企业架构模式的学习和粗浅的了解，而对于此次课题—
—沙尘暴的查询讨论以及演讲也让我学到了不少关于沙尘暴的知识，更深入了我对课本的理解，收获良多。

七、参考文献
鞠洪波，陈永富等.沙尘暴监测技术.北京：中国林业出版社，2008.4。