中国西北地区沙尘天气的时空位移特征_韩兰英

４５ａ总沙尘天气（包括浮尘、扬沙）和沙尘暴的时空变化特征进行分析，初步探讨 了 不 同 时 间、不 同 区 域 的 沙 尘 天 气
பைடு நூலகம்
和沙尘暴影响范围。结果表明，无论是沙尘天气还是沙尘暴，都具有明显的时空 分 布 特 征；各 季 节 沙 尘 天 气 和 沙 尘
暴的影响范围和发生程度不同，总的来说，中国西北地区 以 春 季 最 为 多 发，约 占 全 年 总 数 的 １／２，依 次 为 夏 季、冬 季
根据气象观测规范 定 ［６］ 义，沙尘暴、扬沙和 浮 尘 均 属 于 沙 尘 天 气 现 象 的 范 畴 ，其 中 ，沙 尘 暴 是 指 强 风
把地面大量沙尘卷入近地气层内所形成的携带大量 沙尘 的 风 暴，使 空 气 特 别 混 浊，水 平 能 见 度 低 于 １ ｋｍ 的 灾 害 性 天 气 。 ［７］ 沙 尘 暴 是 最 严 重 的 沙 尘 天 气，因此，有必要在 分 析 沙 尘 天 气 时，重 点 分 析 沙 尘 暴 。 近 年 来 ，随 着 人 们 对 沙 尘 天 气 认 识 的 增 加 ，已 经 对 沙 尘 天 气 的 发 生 机 理 、发 展 过 程 ［８－９］、沙 尘 物 质 的 组成、近地层 沙 尘 物 质 的 垂 直 分 布 ，以 ［１０－１１］ 及 沙 尘 暴数值模拟、预警 等 ［１２－１４］ 方面进行了大 量 的 研 究 工 作，取得了大量有意义的 结 论。 周 自 江 等 分 ［１５］ 析 了 中国北方近４９ａ强沙尘暴的时空分布和演 变 趋 势。 钱正安等 对 ［１６］ 强 和 特 强 沙 尘 暴 的 变 化 趋 势 及 原 因 进行了分 析。 王 式 功 等 分 ［１７］ 析 了 中 国 北 方 沙 尘 暴 的时空分 布 及 其 成 因。 邱 新 法 利 ［１８］ 用 地 面 天 气 图 等资料对中国沙尘暴的时空分布规律及其源地和移 动路径进 行 了 研 究。 冯 鑫 媛 等 分 ［１９］ 析 了 中 国 北 方 中西部沙尘暴的 气 候 特 征。 中 国 西 北 地 区，受 下 垫 面 属 性 ，环 流 特 征 的 影 响 ，使 得 沙 尘 天 气 和 沙 尘 暴 的 时空分布特征差异很大。尽管前人对沙尘天气和沙 尘暴的时空变化特征进行了研究，但以往研究工作都 是大概指出沙尘天气发生的位置和范围，对于沙尘天 气 发 生 的 具 体 范 围 和 面 积 的 研 究 较 少，笔 者 采 用 了 ＧＩＳ 强 大 的 空 间 分 析 功 能 ，对 该 地 区 的 沙 尘 天 气 和 沙 尘暴发生的影响范围及其具体的面积；沙尘天气和沙 尘暴发生四季变化特征进行分类分析，比较客观地计
图 １ 中 国 西 北 地 区 沙 尘 天 气 发 生 频 率 分 布 图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉ－ｙｅａｒ ａｖｅｒａｇｅ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｄｕｓｔ ｅｖｅｎｔｓ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ
表 １ 沙 尘 天 气 和 沙 尘 暴 四 季 影 响 范 围 统 计 Ｔａｂｌｅ １ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｄｕｓｔ ｅｖｅｎｔｓ ａｎｄ ｓａｎｄｓｔｏｒｍ
中 图 分 类 号 ：Ｐ４４５．４
文 献 标 识 码 ：Ａ
中 国 沙 尘 天 气 受 冷 高 压 路 径 、下 垫 面 性 质 、地 形 等 因 素 的 控 制 ，呈 现 出 显 著 的 区 域 特 色 。 总 体 上 ，中 国 沙 尘 天 气 主 要 分 布 于 西 北 、华 北 和 东 北 西 部 ，尤 其 以西北地区的沙尘 天 气 的 分 布 范 围 最 广、危 害 最 为 严 重 。 若 以 年 平 均 沙 尘 暴 日 数 ２０ｄ 为 标 准 ，中 国 沙 尘 天 气 高 发 区 划 分 为 ３ 个 ：① 塔 里 木 盆 地 周 围 地 区 ； ②吐鲁番－哈密盆地－河西走廊－宁夏平原－陕 北 一 线； ③内蒙古阿拉善 高 原－河 套 平 原－鄂 尔 多 斯 高 原。 但 是 ，如 果 根 据 ４０ 多 年 来 的 中 国 强 和 特 强 沙 尘 暴 的 频 数 分 布 ，认 为 中 国 有 ３ 个 沙 尘 暴 频 发 区 ，分 别 为 甘 肃 河西走廊及宁夏河 套 地 区 （中 心 在 民 勤）、新 疆 和 田 地区、吐鲁番 地 区［１］。 西 北 地 区 是 中 国 沙 尘 天 气 发 生 次 数 频 繁 、发 生 强 度 最 大 的 地 区 ，也 是 亚 洲 大 气 沙 尘的主要源区之一 。 ［２］ 近年来发生的大沙尘天 气 源 地均位于西北地区 的 新 疆、甘 肃 和 内 蒙 古 的 干 燥 沙 漠或戈壁地带 。 ［３］ 这些地区的沙尘天气以春季 最 为 多发 。 ［４］ 沙尘天气的发生既有有益的方面，如，空 气 中的沙尘既对全球 气 候 有 影 响，又 对 全 球 化 学 物 质 的循环有重要意义［５］，也有有害的方面，如加剧 土 地 沙漠化，造成大气 颗 粒 物 污 染，危 害 人 类 健 康，破 坏 自然环境，危害建 筑 物，因 此，沙 尘 暴 造 成 的 危 害 要 比有益的方面大得多。
第 ３２ 卷 第 ２ 期
中 国 沙 漠
Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．２
２０１２ 年 ０３ 月
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＥＳＥＲＴ ＲＥＳＥＡＲＣＨ
Ｍａｒ．２０１２
文 章 编 号 ：１０００－６９４Ｘ（２０１２）０２－４５４－０４
中国西北地区沙尘天气的时空位移特征
第２期
韩 兰 英 等 ：中 国 西 北 地 区 沙 尘 天 气 的 时 空 位 移 特 征
４５ ５
算出了不同强度沙尘天气的分布面积。
１ 资料与方法
基于 ＧＩＳ技术 空 间 统 计 分 析 功 能，利 用 西 北 ５ 省（区）及 内 蒙 古 西 部 共 １５８ 个 气 象 站 １９６０—２００６ 年沙尘天气数据，分 析 沙 尘 天 气 和 沙 尘 暴 的 时 空 位 移特征。因为不同强度沙尘暴的发生区域具有一定 的随机性，特别是强 沙 尘 暴 和 特 强 沙 尘 暴 时 空 变 率 很大，以 ４５ａ总 的 沙 尘 作 为 研 究 对 象，确 定 不 同 强 度沙尘暴的区域 面 积。 具 体 方 法：首 先 将 站 点 沙 尘 暴数据应用 ＧＩＳ的 Ｋｒｉｎｇ方 法 插 值 到 面 上，再 将 沙 尘发生频次依据自然段点法分为沙尘天气或沙尘暴 极 易 发 生 区 、中 度 易 发 生 区 、低 度 易 发 生 区 和 不 易 发 生区，利用 ＧＩＳ 的空间统计功能分别分析其时空变 化特征。统计其空 间 变 化 特 征 时，重 点 讨 论 沙 尘 天 气 和 沙 尘 暴 发 生 范 围 （面 积 ）的 相 对 位 置 变 化 及 影 响 范围，其在空间 上 的 移 动 和 空 间 变 化 特 征。 分 析 时 间变化时，将 划 分 为 春、夏、秋、冬 ４ 季，主 要 讨 论 沙 尘天气和沙尘暴在４季中相对频次的变化及其影响 范围。
摘 要：沙 尘 暴 是 一 种 灾 害 性 的 天 气 ，具 有 明 显 的 时 空 分 布 特 征 。中 国 西 北 地 区 风 大 、沙 多，是 沙 尘 天 气 和 沙 尘 暴
的易发地区。通过 ＧＩＳ技术，利用中国西北５省区和内 蒙 古 西 北 部 １５８ 个 气 象 站 的 沙 尘 资 料，对 中 国 西 北 地 区 近
ｅｖｅｎｔｓ ｉｎ ｆｏｕｒ ｓｅａｓｏｎｓ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ
面 积／ｋｍ２
季节
不易 发生区
低度易 发生区
中度易 发生区
极易 发生区
春季 夏季 秋季 冬季
沙尘天气 沙尘暴
沙尘天气 沙尘暴
沙尘天气 沙尘暴
沙尘天气 沙尘暴
３９．２４ ４９．６７ ３０．０２ ７０．８２ ６３．６９ ４８．０２ ５３．８５ ８０．７９
１２６．８７ １０９．２ １３８．７１ １０２．６４ ９８．５７ １１０．６７ １０８．２８ ９２．７２
５７．４３ ６３．２２ ３３．１３ ２９．６８ ４３．２９ ４１．３８ ６１．８９ ４５．８３
２１．５３ ２４．７３ ４９．５９ ４４．９８ ４２．４８ ４０．５４ １３．８３ ２４．７３
和秋季；不同的季节，不同程度沙尘天气和沙尘暴的影响范围不同，春季是低度易 发 生 区 和 中 度 易 发 生 区 面 积 较 大
时期；夏秋冬是低度易发生区和不发生区面积较大 的 时 期。 上 述 分 析 表 明，沙 尘 天 气 和 沙 尘 暴 发 生 的 时 间 和 空 间
都存在差异性。
关 键 词 ：西 北 地 区 ；沙 尘 暴 ；时 空 分 布
２．２ 沙 尘 天 气 的 季 节 位 移
西北地区沙尘天 气 以 春 季 最 为 多 发，４５ａ春 季 共发 生 沙 尘 天 气１１９ ０３５次，约 占 全 年 总 数 的 １／２， 依 次 为 夏 季 、冬 季 ，秋 季 最 少 。 不同的季节，沙 尘 天 气 的 发 生 次 数 具 有 明 显 的 区域特征，其 分 布 范 围 不 同 （图 ２）。 春 季 沙 尘 天 气 发生区的范围与４５ａ总次数分布相似，沙尘 天 气 极 易发生区主要分布在和田地区以及塔里木盆地的南 缘，面积为２１．５３ｋｍ２，中度易发 生 沙 尘 天 气 主 要 在 塔 克 拉 玛 干 沙 漠 及 其 周 边 地 区 ，天 山 尾 闾 ，乌 兰 布 和 沙漠以及毛乌素沙 地，但 以 塔 克 拉 玛 干 沙 漠 面 积 最 大 ，为 ５５．４３ｋｍ２，约 占 总 面 积 的 ２２．３９％ 。 在 夏 季 ， 随 降 雨 及 植 物 的 生 长 ，沙 尘 天 气 发 生 次 数 明 显 下 降 ， 塔里木盆地南缘仍 是 沙 尘 天 气 的 极 易 发 生 区，面 积 为４９．５９ｋｍ２；中 度 易 发 生 区 主 要 是 在 塔 克 拉 玛 干 沙漠及其周 边 地 区，天 山 尾 闾，面 积 为 ３３．１３ｋｍ２； 其他沙漠地区为 低 度 易 发 生 区。 在 秋 季，塔 里 木 盆 地的南缘和田地区 仍 是 强 沙 尘 天 气 的 多 发 区，面 积 为４２．４８ｋｍ２，中 度 易 发 生 区 主 要 是 在 塔 克 拉 玛 干 沙漠及其周边地区，天 山 尾 闾 以 及 乌 兰 布 和 沙 漠 的 部 分 地 区 ，但 以 塔 克 拉 玛 干 沙 漠 所 占 面 积 最 大 ，约 为 ３９．２９ｋｍ２。在 冬 季，随 着 中 国 北 方 降 雨 的 减 少 以 及 植 物 枯 萎 ，沙 尘 天 气 发 生 范 围 最 广 ，中 国 西 北 地 区 几 乎 全 在 沙 尘 天 气 发 生 区 覆 盖 的 范 围 ，其 中 ，沙 尘 天 气极易发生区的范 围 明 显 扩 大，除 塔 里 木 盆 地 南 缘 的和田地区外，巴 丹 吉 林 沙 漠，腾 格 里 沙 漠 东 南 缘， 乌兰布和沙漠，毛乌 素 沙 地 以 及 库 布 齐 沙 漠 均 为 沙 尘天气极 易 发 生 区，面 积 约 为 １３．８３ｋｍ２。 冬 季 是 中国西 北 地 区 沙 尘 天 气 发 生 的 最 强 烈 时 期，中 度 易 发生沙尘天气覆盖的范围也比较大 ，包括 塔 克 拉
２ 沙尘天气的时空位移
２．１ 不 同 程 度 沙 尘 天 气 的 空 间 位 移 由图 １ 可 以 看 出，沙 尘 天 气 的 极 易 发 生 区 主 要
分布在塔克拉玛干 沙 漠 及 塔 里 木 盆 地 的 南 缘，面 积 约为２９．７０ｋｍ２；中 度 易 发 生 区 主 要 分 布 在 塔 克 拉 玛 干 沙 漠 ，除 极 易 发 生 区 外 的 区 域 、天 山 山 脉 的 尾 闾 （嘎顺戈壁地区）、乌 兰 布 和 沙 漠、毛 乌 素 沙 地，其 余 地区如巴丹吉林沙 漠 及 腾 格 里 沙 漠 有 零 星 分 布，面 积约为５１．１７ｋｍ２。低度易沙尘 天 气 主 要 是 在 塔 克 拉 玛 干 沙 漠 的 北 部 和 东 北 部 、库 姆 塔 格 沙 漠 、柴 达 木 盆地、河西走廊、腾 格 里 沙 漠 的 大 部、巴 丹 吉 林 沙 漠 的大部、宁夏的大 部、毛 乌 素 沙 地、乌 兰 布 和 沙 漠 以 及 库 布 齐 沙 漠 ，面 积 约 为 １２６．８７ｋｍ２（表 １）。
韩兰英１，２，张 强１，郭 铌１，马鹏里２，韩 涛２，万 信２
（１．中国气象局兰州干旱气象研究所 中 国 气 象 局 干 旱 气 候 变 化 与 减 灾 开 放 实 验 室／甘 肃 省 干 旱 气 候 变 化 与 减 灾 重 点 实 验 室，甘肃 兰州 ７３００２０；２．西北区域气候中心，甘肃 兰州 ７３００２０）
收 稿 日 期 ：２０１１－０５－１８；改 回 日 期 ：２０１１－０７－２６ 基 金 项 目 ：国 家 科 技 支 撑 项 目 （２００８ＢＡＣ４０Ｂ０４－５）；甘 肃 省 气 象 局 科 研 项 目 （２０１０－０８；２０１２－１１）资 助 作者简介：韩兰英（１９７８—），女，甘肃民乐人，工程师，主要从事干旱气象及遥感与 ＧＩＳ应用研究。Ｅｍａｉｌ：ｓｔｈａｎ０７＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ