2012第七章、沙尘暴形成与发展

第七章、沙尘暴形成与发展印度西北部地区——安德海（Andhi）在非洲和阿拉伯地区—哈布（Haboob）有的地区——称为“phantom”，即“鬼怪”的意思。计划6学时全球范围内：沙尘暴每年都在发生又是一年春来到，满城尽戴黄金甲。沙尘暴对北京的影响：浮尘天气．２００６年“沙尘4月”北京只有9天蓝，中重度污染出现17天2006年4月9~11日，西伯利亚冷空气从新疆入境，在内蒙古、甘肃、宁夏造成了一定的人员和财产损失，其中以新疆吐鲁番地区最为严重，在吐鲁番地区因为沙尘暴死伤的有2个人，造成的财产损失可能比较大，Ｔ７０次列车在吐鲁番遭受飞沙走石侵袭双层钢化玻璃被击碎．4月11日杨凌浮尘天气，降尘雨．2006年４月９日晚７时，从乌鲁木齐发往北京的Ｔ７０次列车运行至小草湖至红层之间时，遭遇特大沙尘暴袭击，沙尘暴卷起的沙石将车体运行方向左侧窗户玻璃全部损坏，车上７００余名旅客和乘务人员与沙尘暴几乎搏斗了２４小时，在乘务人员和旅客的全力协同努力下，没有一人受伤，也无旅客财物丢失，在晚点３２个小时后，安全到达兰州站2006年4月17日无数北京市民当天收到同样一条八卦短信：据CNN报道，中国导演张艺谋花1亿元，从蒙古购200万吨黄土，飞机抛洒，已于昨晚抵达北京上空，用以宣传新片《满城尽带黄金甲》，效果相当震撼。降下的沙土据说超过了30万吨，京城人均摊上20公斤？2006年４月９日～１１日，强沙尘暴出现在塔克拉玛干沙漠周围和内蒙古中东部，浮尘天气东到北京，南到西安。杨陵１１日浮尘加小泥雨。２００６年４月１６～１８日强沙尘暴中心在内蒙古东部朱日和地区（能见度２００m），所以北京１７日浮尘、降尘严重，３０吨砂尘在北京落户。杨陵没有浮尘天气。沙尘暴起源地、运移路径不同。引言：感性认识沙尘暴（光盘）一．沙尘暴概念（２０）二．沙尘暴时空分布的统计特征（２２）三、黑风暴的表现特征（３８）四、沙尘暴的危害与优点（４５）五、沙尘暴成因分析（５３）六、沙尘暴的影响因素（６８）七、沙尘暴的防治（７８）６～８学时一．沙尘暴概念沙尘天气分为浮尘、扬沙和沙尘暴3个等级浮尘：指在无风或风力较小的情况下，尘土、粉沙均匀地漂浮在空中，使水平能见度小于10公里的天气现象。扬沙：指由于风力较大，将地面沙尘吹起，使空气相当浑浊，水平能见度1-10公里的天气现象。沙尘暴：系指强风把地面大量沙土卷入空中，使空气特别浑浊，使水平能见度小于1公里的天气现象。沙尘暴（sand-duststorm）是沙暴（sandstorm）和尘暴（duststorm）两者兼有的总称，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。什么是沙尘天气:沙尘天气是沙尘暴、扬沙和浮尘天气的统称，它是一种由大风将地面沙尘吹(卷)起、或被高空气流带到下游地区而造成的一种大气混浊现象。印度西北部的沙尘暴划分为3个等级强度风速能见度1．弱沙尘暴4级﹤风速≦6级500m﹤能见度1000m2．中等强度沙尘暴6级﹤风速≦8级200m﹤能见度500m3．强沙尘暴风速≧9级能见度200m我国西北地区沙尘暴强度等级划分强度瞬时极大风速最小能见度特级(黑风暴)≧10级；≧25m/s0级；0-50m强8-10级；≧20m/s1级；50-200m中6-8级；≧17m/s2级；200-500m弱4-6级；≧10m/s3级；500-1000mWesternKansas29May2004二．沙尘暴时空分布的统计特征（1）空间分布全世界有四大沙尘暴多发区。中亚（亚洲中亚部分和中国西北部）、北美（美国中西部北美）、中非（非洲撒哈拉沙漠中的中非）、澳大利亚（澳大利亚沙漠中部）。我国的沙尘暴区属于中亚沙尘暴区的一部分，主要发生在北方地区。总的特点是：西北多于东北地区，平原（或盆地）多于山区，沙漠及其边缘多于其它地区。1952-2000年我国强和特强沙尘暴频次分布图频数在10次以上的中心仅有三大片①以民勤为中心(达43次)的河西走廊及内蒙古阿拉善高原区；②以和田为中心(达42次)的南疆盆地南缘区；③以朱日和为中心(达10次)的内蒙古中部区。主要集中在两大区域（王式功１９９５）：西北地区涉及范围最大的沙尘暴多发区，其中最大中心在腾格里沙漠南缘的民勤，年平均沙尘暴日数为37.7d；其次是库布齐沙地的杭锦旗和毛乌素沙地南部的定边分别为27d和25.9d。塔里木盆地的塔克拉玛干沙漠，在其西南部又有两个中心，即从麦盖提经巴楚至柯坪为一中心，平均年沙尘暴日数为20d-38.8d；从莎车经和田到且末为另一个中心区，平均年沙尘暴日数为25-35d。从巴丹吉林沙漠东部，南至甘肃河西走廊，经腾格里沙漠、乌兰布和沙漠，至库布齐沙地和毛乌素沙地。西北地区强和特强沙尘暴个例谱的统计分析表明：我国西北地区最大的强沙尘暴出现区域，是西起吐鲁番、哈密地区，东接蔓延达l000km的甘肃河西走廊，北连内蒙古阿拉善盟，东延伸到河套地区。另外在北疆克拉玛依地区、南疆的和田地区和青海西北部地区还有三个局地性沙尘暴区。强沙尘暴天气最多发生区７６.９％15.5９％７.7％空间分布特征地理纬度高、面积大强沙尘暴天气多发区集中沙尘暴天气分散在８大沙漠或其边缘地区强沙尘暴天气多发区与地理环境有关（高大山脉走向、沙漠化地表）特强沙尘暴有３条路径（徐启远等）西北路径：占７６.９％，移动迅速，强度大，影响面积大，灾害重（哈密－张掖－中宁一线。西方路径：占１５.４％，沙尘暴持续时间较西北路径长。北方路径：最少，占７.７％１０～５０微米颗粒为主戈壁—沙漠—沙黄土—粘黄土分带沉积的黄土高原风成学说阴山下—榆林－北京、洛川、兰州、西峰—宝鸡、西安1868年F.V.李希霍芬目睹华北地区尘暴现象，并于1882年在论文“黄土成因模式”记述到“尘暴遮荫数日，并在广大地区沉积一定厚度的黄土粉尘。”开创了黄土风成之说。刘东生。黄土高原、农业起源、水土保持［M］,地震出版社，2004张天曾。黄土高原论纲［M］,中国环境科学出版社，1993水成说（2）时间分布地质时期沙尘暴对深海岩心和冰盖沉积物的测定，早在白垩纪末(距今7000万年)，就有风沙尘暴出现。在漫长的地质历史中沙尘暴显示出周期性变化，它与地质时期气候变化和地面沙尘物质的消长有关，遇气候暖湿时期，地面植被生长茂密，生态环境条件好，沙尘暴发生频率低；反之，在冷干气候时期，则沙尘暴发生频率高。世纪发生次数世纪发生次数世纪发生次数公元前第３世纪１公元第６世纪１公元第１４世纪１公元前第２世纪０公元第７世纪０公元第１５世纪２公元前第１世纪１公元第８世纪０公元第１６世纪７公元第１世纪０公元第９世纪１公元第１７世纪４公元第２世纪０公元第１０世纪０公元第１８世纪１０公元第３世纪１公元第１１世纪０公元第１９世纪１７公元第４世纪３公元第１２世纪０公元第２０世纪１７公元第５世纪１公元第１３世纪３共计７０中国历史时期各世纪沙尘暴发生次数（夏训诚、杨振声１９９６）２１５４年有历史记载的沙尘暴７０次。平均３１年发生１次。据地方志记载，公元351年甘肃武威一带就有强沙尘暴发生，造成房屋倒塌和人员与生畜伤亡。20世纪中后期我国西北地区沙尘暴时间分布状况时间50年代60年代70年代80年代90年代次数581314231999nian9ci２000nian１４次；２001年１8次；２002年12近期年际变化特征1999年9次，2000年14次，2001年18次，2002年12次２００３年２００４年２００５年２００６年春季最多，约占全年总数的1／2，夏季次之，秋季（新疆地区为冬季)最少；（北半球3-4月，南半球9-11月。）按月份来看．4月份发生频率最高，3月和5月份次之。秋季的9月份(新疆为12月或1月份)最低；刘景涛等对内蒙古中西部地区的分析结果也表明，4月份沙尘暴出现频率最高，春季(3-5月)占全年的73％，特大沙尘暴1993年5月4-6日，1998年4月16-18日，1999年4月16日，2000年4月12日。强沙尘暴天气最早出现在３月６～７日（１９５７年民勤、武威），最晚出现在７月１２日（１９７１年民勤、内蒙古额济纳旗）。２００１年却惊人地发生在１月１日内蒙古等地季节变化特征强沙尘暴天气过程持续时间最长的是民勤１４小时５７分钟（１９５９年４月２７日），和田为８小时５６分钟（１９９３年６月２３～２４日）。墨西哥城的沙尘暴是3月份发生频率最高，一般在连续3个月降水量小于13mm的3月份，容易出现沙尘暴，在秋季的9月份出现频率最低。在印度西北部的沙尘暴也主要发生在4-6月份，这与我国新疆境内沙尘暴的多发期相一致。持续时间日变化特征在甘肃河西走廊中部地区，黑风暴大都出现在中午12时至晚上22时的时段内。说明局地热力条件使大气不稳定。沙尘暴主要发生在午后到傍晚时段内，占总数的65.4％；清晨到中午时段内，仅占34.6％。１９９３年５月５日下午３点４２分开始甘肃金昌持续３１分钟伸手不见五指的黑夜，３０万吨矿粉沙卷入空中；４点４５分沙尘暴到达武威；５点２０分到达古浪．三、黑风暴的表现特征风沙墙耸（song）立远看风沙墙高耸如山，极像一道城墙；近看形状像菜花向上拱起，内部沙尘不断翻滚，很想原子弹爆炸时蘑菇状烟云。侧看有一个“冷空气鼻”天昏地暗近地面空气很不稳定，下面热空气上升，周围空气流过来补充，以致空气中携带大量的石头、砂土上下翻滚，形成无数大小不一的沙尘团在空中交汇冲腾，浓密的沙尘铺天盖地，瞬间遮住了阳光，伸手不见五指。流光溢彩风沙墙的颜色流光溢彩。上黄、中红、下黑三种颜色的旋转式沙尘团。１９９３年５月５日强沙尘暴录像图像及其示意图冷空气比较重金昌市气象要素变化特征特强沙尘暴的风头象一道黑墙，一般自西向东(或自西北向东南)迅速推移。在其过境前后，气象要素变化十分剧烈，过境前温度很高，气压很低，天气晴好，风速很小；黑风暴一到，顿时狂风大作、沙尘飞扬，气压猛升、温度剧降。沙尘暴过境干旱、半干旱地区，春季空气十分干燥，所以一般沙尘暴发生时没有降雨过程，有时有雷声，有微量阵性雨雪。若空气湿度较大，在半干旱半湿润区或对周边地区可能出现降雪过程。1993年5月5日甘肃金昌的特强沙尘暴，最大风速达34m/s，最低能见度0m，地面空气含沙量1017mg.m-3。据当时金昌等气象站的目击者记述，黑风暴临近前，可看到300-400m高的“沙暴壁”，形似原子弹爆炸后的蘑菇状姻云，呈现上“黄”、中“红”、下“黑”三种颜色的旋转式沙尘团。上“黄”、中“红”、下“黑”上层主要是浮尘——散射黄色光——上“黄”中层粒径次之——散射红色光——中“红”沙尘粒径最大——七种颜色的光已被全部散射、反射或遮挡住——下“黑”太阳光是由赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种颜色的单色光组成的，且它们的波长是依次递减的，太阳光通过大气层时，由于大气层最上层中的微粒直径量小，它能散射掉一部分太阳光中的紫色光，所以，高层大气中天空是呈紫色的。太阳光再通过中上层大气时，该层大气中的尘埃微粒直径因与蓝光波长相当，故又把太阳光中的蓝色光散射掉一部分，所以我们看到该层的天空是蔚蓝色的。在沙暴壁中，由上升气流产生的上举力较大，沙暴壁低层的沙尘粒径最大，中层次之，上层主要是浮尘。因浮尘微粒能把太阳光中的黄色光散射掉，所以我们看到的是黄颜色。太阳光再通过沙暴壁中层时，较大直径的微粒又将太阳光中红色光散射掉．所以看到中层呈红色。因太阳光通过整个大气层，再穿过沙暴壁的上层和中层时，其七种颜色的光已被全部散射、反射或遮挡住了，故沙暴壁最下层为黑色的。在1977年4月22日发生在甘肃河西走廊的黑风暴天气过程中，张掖站黑风暴过后10min内，气压猛升2.8hPa，气温下降6.8℃，风向由偏东转为西北偏西，平均风速猛增到20m/s以上，瞬时最大风速超过30m/s。在1993年1月1日的黑风暴天气过程中，甘肃省的金昌市，10min内气压涌升3.1hPa，永昌3min内气压涌升2hPa，并且气压曲线都出现涌升后又降低的“气压鼻”现象h—hundredJoseph对