内蒙古不同类型暴风雨的时空分布特征.docxVIP

内蒙古不同类型暴风雨的时空分布特征 沙区时间是由特定的地理环境和历史数据系统的具体环境因素和不同大小的时间系统重叠而发生的概率。它的频繁发生不仅对工农业生产造成巨大的直接危害和经济损失,还可加剧土地荒漠化,造成大气颗粒物污染事件,并对大气能见度、大气光学特性、地气辐射平衡等地球环境的多方面带来严重影响,导致自然生态环境进一步恶化,危害人体健康。因此,越来越多的人们认识到沙尘暴是不可忽视的大气和生态环境问题之一。 近年来,沙尘暴问题引起了国内外学者的高度重视,已经在沙尘暴的天气气候学特征、分析预报、遥感监测、成分分析、沙尘的长距离输送、数值模拟以及灾害评估等方面作了大量的研究,取得了很多有意义的研究成果。周自江等分析了我国北方近49 a强沙尘暴的时空分布和演变趋势。钱正安等对强和特强沙尘暴的变化趋势及原因进行了分析,并指出中国北方沙尘暴源区主要分布在河西走廊和阿拉善高原、南疆盆地南缘以及内蒙古中部3地区。邱新法等利用地面天气图等资料对我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。 沙尘暴天气的时空分布及其发生\,发展与特定的地理条件、下垫面生态环境和环流背景天气系统等密切相关。我国北方中西部是沙尘暴多发区,幅员辽阔、地形情况复杂,各地区下垫面生态环境、天气系统、大气稳定度情况等差异较大,使得各地沙尘暴天气的时间变化特征差别很大,因此,对此进行分型研究很有必要。利用1954\_2005年西北五省(区)及内蒙古自治区沙尘暴出现日期及起始时间资料,在分析沙尘暴时间变化特征的基础上,对该区域沙尘暴的年变化、日变化以及持续时间频率分布进行分型和分析研究,并初步探讨了沙尘暴时间变化特征的地域差异及其成因。 1 不同时间尺度统计及聚类分析 采用西北五省(区)及内蒙古自治区共235个气象观测站1954\_2005年沙尘暴出现日期及起始时间资料(起止时间精确到分钟),从中得出单站沙尘暴发生日数以及每次沙尘暴过程的起沙时间和持续时间。依据《地面气象观测规范》,气象日界为20:00(北京时间,下同)。在统计沙尘暴发生日数时,若某一次沙尘暴跨越20:00,则按两个发生日计算。在做起沙时间及持续时间统计时,将跨越20:00出现的沙尘暴作为一次连续过程处理。统计候沙尘暴发生日数时将一年分为72个候,即每月有6候,第1候至第5候各有5 d,第6候为26日至当月最后一天。 在所涉及的235个气象站的观测数据中,52 a平均年沙尘暴发生日数≥1 d的站点达152个(图1),占总数的64.7%。由于年沙尘暴日数小于1 d的站点一般被定义为无沙尘暴灾害,故只对年日数≥1 d的152个站点进行分析和研究。 沙尘暴的年变化、日变化以及持续时间频率分布规律的分型,使用分层聚类的方法,其原则是近似的聚为一类。具体步骤是:①对原始数据进行标准化处理;②每个变量自成一类,并进行相似性测度;③根据相似性进行合并聚类,即分别将最相似的合并成新类;④计算新类和其他类的相似性;⑤重复(2)~(4)各步,直到合并为一个大类为止。然后,以聚类分析结果为主,根据具体情况进一步调整,对沙尘暴测站划分类型。最后根据类型划分结果进行空间分布分析。 2 年，沙区的发生频率特征 2.1 日一年变化特征 以沙尘暴发生时间和日数作为因子进行聚类分析,然后以聚类分析结果为主,根据具体情况进一步调整,将西北五省(区)及内蒙古自治区152站的沙尘暴日数年变化趋势划分为4大类型,即春季型、冬春夏型、春夏型和冬春型,它们分别占总站点数的29.7%、29.7%、27.1%和13.5%。然后根据上述类型划分结果,按照不同的年变化类型进行空间分布类型区划(图2)。 2.2 年、月日单月不同季节动态 根据上述沙尘暴日数年变化类型的空间分布区划结果,对各区的区域平均沙尘暴日数年变化及各季节沙尘暴日数占年总日数的百分比进行统计(图3和表1)。从表1中可以看出,除冬春型冬季沙尘暴发生最多外,其他3大类型均为春季最多;春夏型冬季沙尘暴最少,冬春型夏季最少,其他两种类型均为秋季最少。众所周知,强风、沙尘源和不稳定层结是沙尘暴发生的3个基本条件。中国北方中西部幅员辽阔、地形情况复杂,各地区下垫面生态环境、大气环流、天气系统、大气稳定度等的季节变化差异较大,是造成沙尘暴年变化的主要原因之一。下面我们将在分析上述各类型变化特征的基础上,从沙尘暴发生的3个基本条件出发来初步探讨不同类型沙尘暴年变化特征的成因。 从图2、图3和表1中可以看出,春季型主要分布在内蒙古110° E以东、陕西和甘肃东部。此类型沙尘暴高发期非常集中,在3\_5月(占72.5%),其中仅4月沙尘暴发生日数就占全年的35.5%,峰值出现在4月6候(图3A)。下半年(7\_12月)沙尘暴极少发生(仅占10.6%)。陕西、甘肃东部和内蒙古东部大部分地区下垫面植被覆盖