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人工影响下的暴风雨研究综述 中国对动态气象的认识与研究 随着人口的增长和社会文明的进步，人类从自然界掠夺资源，破坏脆弱的生态环境，导致生态环境危机，直接影响人类的生存和可持续发展。因此,生态环境恶化后的荒漠化问题越来越引起各国政府的重视。 1994年在巴黎通过的《联合国防治荒漠化公约》,将“荒漠化”定义为由于气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地的土地退化。《联合国防治荒漠化公约》中的土地退化是指对土地使用不当或由于一种营力或数种营力的作用致使雨浇地、水浇地以及草原、牧场、森林、林地的生物或经济生产力和生物多样性下降或丧失,其中包括:(1)风蚀和水蚀致使土壤物质流失;(2)土壤的物理、化学和生物特性或经济特性退化;(3)自然植被长期丧失。 防治荒漠化的主要领域是风蚀荒漠化、水蚀荒漠化、土壤盐渍化、植被退化。 在《联合国防治荒漠化公约》签署之前,我国一直使用沙漠化的概念。沙漠化定义为“原非沙漠地区出现以风沙活动为主要标志的类似沙漠景观的环境变化及原系沙漠地区环境条件的强化与扩张过程”。因此,我国使用的沙漠化的概念显然比荒漠化概念的外延小,只是相应于《公约》中的风蚀荒漠化。 沙尘暴是风蚀荒漠化中的一种天气现象,它的形成受自然因素和人类活动因素的共同影响。自然因素包括大风、降水减少及其沙源。人类活动因素是指人类在发展经济过程中对植被的破坏并导致沙尘暴爆发频数增加。 沙尘暴作为一种自然现象在古代就有记载。中国古人将风后降尘称为“霾”,《诗经》注释中称:“终风且霾,传霾雨土”。《尔雅》曰:“风尔雨土曰霾”。“终风”、“风尔”讲的都是风后降尘的天气现象,由于古代扬沙降尘天气不时发生,因此“霾”就成了这一天气现象的专称。《朔方通志》载天启元年(公元1621年)“四月乙亥午宁夏洪广堡,风霾大作,坠灰片如瓜籽,纷纷不绝,逾时而止,日将沉,作红黄色”。晋惠帝永康元年(公元300年),甘肃“十一戊午朔,大风从西北来,折木飞沙走石,六日始息”。表明这场风形成的沙尘暴摧折树木,沙石均被吹起,持续6天方平息。可见,沙尘暴在我国古代就成为一种对人类产生危害的天气现象。 沙尘暴是全球干旱半干旱地区特有的灾害性天气,国内外学者一直致力于这方面的研究。国外从20世纪20年代就开始了沙尘暴时空分布、成因与结构以及监测与对策方面的研究。石广玉等讨论沙尘暴研究的科学问题时做了如下阐述:20年代初Hankin首先对印度的“Andhi”型沙尘暴的上升和下沉气流进行了研究。随后,Sutton 对“Haboob”型沙尘暴进行了分析。Idso、Joseph也先后对沙尘暴的气候特征、沙尘暴与雷暴中湿度场的差异,沙尘暴的平均风速及其发生发展的地理区域和频数等作了多方面的研究。80年代以来,Brazel 对发生在美国亚利桑那州的沙尘暴天气类型作了统计分类。Jauregui对墨西哥城沙尘暴的时空分布也进行了系统研究,并指出3月份沙尘暴出现频率最大。Ott,S.T.和A.Ott曾利用卫星和GATE资料对撒哈拉尘暴的爆发作过分析。 中国20世纪70年代开始对沙尘暴天气进行研究。1993年9月在兰州召开了“首届全国沙尘暴天气研讨会”。从此沙尘暴研究成为中国科学界关注的重要问题。1997年,在中国气象局科技教育司和中国科学院自然与社会协调发展局的安排下,以1993年“5.5”黑风暴分析研究为基础,方宗义、朱福康等编写了《中国沙尘暴研究》。2000年,北京的沙尘暴天气频繁发生后,沙尘暴再次引起我国政府和学者的关注。 沙尘暴是风蚀过程的一种表现形式。对沙尘暴形成的机理研究应该从风蚀过程着手,而风蚀过程又是一个涉及到多学科的复杂的物理过程,包括大气科学、流体力学、水文学和生态学等,还与湍流及土壤物理特性等有关。所谓风蚀是气流(风力)的作用力对土壤圈或岩石圈进行损害和破坏。风蚀过程就是风力作用引起地表物质脱离地表并被搬运和再堆积的过程。它还涉及到粒子夹带、输送及沉降过程,这些过程与粒子的各种物理特性有关。本文将重点回顾国内外有关风蚀过程形成沙尘暴的研究成果和必威体育精装版进展。 1 我国沙漠天气概况 沙尘暴是沙暴和尘暴的总称,是强风把地面大量沙尘卷入空中,使空气特别混浊并且水平能见度低于1 km的天气现象。其中沙暴系指大风把大量沙粒吹入近地面气层所形成的携沙风暴;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。大风、地面的沙尘物质和不稳定的大气是沙尘暴形成的3个基本条件。 在不同的天气系统的影响下,沙尘暴的强度会有较大的差别。我国曾将沙尘暴划分成4个等级:4级风速6级,500 m≤能见度1000 m,称为弱沙尘暴;6级风速8级,200 m≤能见度500 m,称为中等强度的沙尘暴;风速≥9级,50 m≤能见度200 m,称为强沙尘暴;当瞬时最大风速≥25 m·s-1,能见度5