北方地區(qū)歷史時(shí)期沙塵暴的頻度變化與驅(qū)動(dòng)機(jī)制摘要：利用1954-2005年我國(guó)北方地區(qū)87個(gè)站點(diǎn)的沙塵暴觀測(cè)資料，分別對(duì)沙塵暴的空間分布特征，年變化特征，月變化特征和日變化特征進(jìn)行研究，分析沙塵暴發(fā)生的時(shí)間、頻次、規(guī)模受自然因素和人類活動(dòng)的影響。結(jié)果表明，沙塵暴的發(fā)生次數(shù)與氣溫條件成正比，與降水量呈明顯的負(fù)相關(guān)，與風(fēng)速大小呈正相關(guān)。因此沙塵暴大多發(fā)生在少雨強(qiáng)風(fēng)的春冬季和溫度較高且氣流紊亂的下午時(shí)段。此外，人類活動(dòng)如濫砍濫伐，過度開墾或者退耕還林，植樹固沙等都會(huì)影響沙塵暴的發(fā)生。關(guān)鍵詞：沙塵暴；頻度變化；驅(qū)動(dòng)機(jī)制引言據(jù)錢正安等[1]最近統(tǒng)計(jì),自建國(guó)以來,我國(guó)西北地區(qū)共發(fā)生了48次強(qiáng)和特強(qiáng)沙塵暴,每次都至少造成上億元的直接經(jīng)濟(jì)損失。沙塵暴是沙暴和塵暴的統(tǒng)稱，指強(qiáng)風(fēng)從地面卷起大量沙塵，使水平能見度低于1千米，具有突發(fā)性和持續(xù)時(shí)間較短的特點(diǎn)，而且概率小危害大。經(jīng)過1993年5月的一次特強(qiáng)沙塵暴之后，我國(guó)便對(duì)沙塵暴的研究工作給予了高度重視，并且于當(dāng)年11月召開匯報(bào)會(huì)，將沙塵暴研究列入“八五”攻關(guān)項(xiàng)目[2]。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，沙塵暴根據(jù)沙塵天氣當(dāng)時(shí)的地面水平能見度可劃分為浮塵，揚(yáng)沙，沙塵暴，強(qiáng)沙塵暴和特強(qiáng)沙塵暴五個(gè)等級(jí)，其主要發(fā)生在干旱，半干旱和亞濕潤(rùn)干旱地區(qū)，是風(fēng)蝕過程的一種表現(xiàn)形式[3]。沙塵暴的形成受自然因素和人類活動(dòng)因素的共同影響，自然要素包括大風(fēng)，降水減少，及沙源等，而人類活動(dòng)要素主要就是指人類在發(fā)展經(jīng)濟(jì)過程中對(duì)植被的破壞以后，導(dǎo)致沙塵暴發(fā)生的頻數(shù)增加。近年來，我國(guó)北方地區(qū)的沙塵暴天氣明顯增加，對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院寒旱所董光榮[4]分析說，在冷期，風(fēng)頻高、風(fēng)力大，加之氣候干旱、植被較少，流沙面積大，是沙塵暴的高發(fā)期和擴(kuò)大期；在暖期則恰好相反，是沙塵暴的低發(fā)期和縮小期，近50年實(shí)際上是處于沙塵暴的低發(fā)期，人們感覺沙塵暴越來越嚴(yán)重是因?yàn)椤按蠹业沫h(huán)境意識(shí)提高了”。他指出，近年來沙塵暴的發(fā)生只不過是一種氣候變化的周期性現(xiàn)象，即主要是自然因素的作用，而人為因素的作用并未得到數(shù)據(jù)上的證實(shí)。在張莉等[5]人的研究中，他們通過數(shù)據(jù)分析得到了沙塵暴頻度變化與氣候變化之間的相關(guān)系數(shù)，強(qiáng)調(diào)了沙塵源區(qū)氣候變化對(duì)沙塵暴頻度變化的影響。胡金明等[6]卻指出，沙塵暴天氣從本質(zhì)上看是一種自然天氣現(xiàn)象，但是從我國(guó)沙塵暴天氣頻數(shù)的世紀(jì)變化趨勢(shì)和人類活動(dòng)干擾加強(qiáng)導(dǎo)致的區(qū)域生態(tài)環(huán)境日益惡化趨勢(shì)之間較好的耦合關(guān)系來看，人類活動(dòng)的干擾逐漸成為沙塵暴天氣的主要促進(jìn)作用，并且列出了相關(guān)數(shù)據(jù)：70年代中國(guó)北方沙漠化土地年均1560k㎡，80年代為2100k㎡，90年代達(dá)到2460k㎡，呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，他們認(rèn)為增長(zhǎng)部分即為人為作用的結(jié)果。此外，我校陳發(fā)虎院士的團(tuán)隊(duì)對(duì)此也進(jìn)行了相關(guān)研究[7]，他們從黃土高原上的高山湖泊沉積物中提取了塵暴組并據(jù)此重建了過去2000年的沙塵暴歷史，并提出人類活動(dòng)是主導(dǎo)沙塵暴的主要因素。但是沙塵暴的影響因素究竟是以自然要素為主還是以人類活動(dòng)為主，至今仍未有確切的結(jié)論，因此，本文擬通過沙塵暴與人類活動(dòng)和氣候因素的耦合度分析，判斷沙塵暴發(fā)生的主要驅(qū)動(dòng)機(jī)制，并通過研究沙塵暴的時(shí)間和空間分布特征，預(yù)測(cè)未來沙塵暴的發(fā)生趨勢(shì)，為沙塵暴的預(yù)防工作提供相關(guān)建議。2.研究區(qū)域概況胡金明[6]等人通過對(duì)50年來我國(guó)沙塵暴天氣的時(shí)空特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)我國(guó)沙塵暴天氣主要發(fā)生在西北地區(qū)，我國(guó)北方地區(qū)擁有位于塔里木盆地中心的世界第二大沙漠塔克拉瑪干沙漠、位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地中央，瑪納斯河以東及烏倫古河以南的中國(guó)面積最大的固定、半固定沙漠古爾班通古特沙漠、位于內(nèi)蒙古自治區(qū)的西部的巴丹吉林沙漠、位于阿拉善地區(qū)的東南部，介于賀蘭山與雅布賴山之間的騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠、庫(kù)布齊沙漠、渾善達(dá)克沙地、科爾沁沙地等，為沙塵暴的發(fā)生提供了充足的沙源。中國(guó)北方大部分地區(qū)的年平均地面風(fēng)速在1-5m/s之間。大值區(qū)主要位于中蒙邊境、高原東北部和東北地區(qū)。春季風(fēng)速最大,冬季次之,秋季最小。中國(guó)北方大部分地區(qū)受東亞季風(fēng)的影響，西太平洋副熱帶高壓和高原氣壓系統(tǒng)是東亞季風(fēng)的重要成員，受西伯利亞寒流等影響，我國(guó)北方地區(qū)冬季環(huán)流增強(qiáng)，東亞大槽加強(qiáng)，極地冷空氣不斷加強(qiáng)南下，使得中國(guó)北方地區(qū)的氣旋活動(dòng)加強(qiáng)，地面風(fēng)速較大[8]。再者，我國(guó)西北部新疆區(qū)域內(nèi)北方的阿爾泰山，中部的天山以及南部的昆侖山在準(zhǔn)噶爾盆地與塔里木盆地形成了兩個(gè)巨大的天然風(fēng)口，在此處形成強(qiáng)風(fēng)，在塔克拉瑪干沙漠與古爾班通古特沙漠形成強(qiáng)沙塵暴。北方地區(qū)高低起伏的地形也為強(qiáng)風(fēng)與沙塵暴的形成創(chuàng)造條件。因此，本次研究選取北方地區(qū)作為研究區(qū)域，并綜合站點(diǎn)的沙塵暴發(fā)生次數(shù)、氣溫、降水、風(fēng)速和植被覆蓋等因素選取了八十多個(gè)站點(diǎn)（如圖1所示）作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)分析沙塵暴的時(shí)空分布特征，結(jié)合北方地區(qū)的氣候特征分析沙塵暴與氣溫、降水之間的相關(guān)系數(shù)，從而判斷其驅(qū)動(dòng)機(jī)制。圖1研究區(qū)站點(diǎn)分布3.資料來源3.1沙塵暴數(shù)據(jù)來源沙塵暴數(shù)據(jù)來源于《中國(guó)強(qiáng)沙塵暴序列及其支撐數(shù)據(jù)集（1960-2007）》中的沙塵暴、水平能見度、沙塵暴的開始和結(jié)束時(shí)間、沙塵暴發(fā)生時(shí)的10分鐘平均最大風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)。對(duì)于沙塵暴日數(shù)據(jù)的處理參考CMA（1979）標(biāo)準(zhǔn)，如果一天中有兩次或兩次以上的沙塵暴記錄，統(tǒng)計(jì)為一個(gè)沙塵暴日；將20時(shí)作為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，如果一次沙塵暴的記錄超過記錄節(jié)點(diǎn)，則統(tǒng)計(jì)為兩個(gè)沙塵暴日，使用沙塵暴發(fā)生的頻數(shù)來代表一年或一月中沙塵暴的發(fā)生日數(shù)。3.2氣候數(shù)據(jù)來源氣候數(shù)據(jù)來源于資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心的《中國(guó)1980年以來逐年年降水量空間插值數(shù)據(jù)集》和《中國(guó)1980年以來逐年平均氣溫空間插值數(shù)據(jù)集》，由于下載的是空間插值數(shù)據(jù)集，只能通過Arcgis將沙塵暴數(shù)據(jù)和氣溫、降水?dāng)?shù)據(jù)呈現(xiàn)在一張地圖上進(jìn)行定性的分析而無(wú)法進(jìn)行定量分析。4.研究結(jié)果4.1沙塵暴的空間分布特征我國(guó)是世界上荒漠化最嚴(yán)重的國(guó)家之一，荒漠化面積已達(dá)262.2萬(wàn)平方千米，占國(guó)土總面積的27.3%，涉及18個(gè)省區(qū)的471個(gè)縣市，目前仍以每年2460平方千米的速度擴(kuò)展[9]。從我國(guó)整個(gè)北方地區(qū)來看，西北是沙塵暴天氣的主要分布區(qū)。胡金明等[10]通過統(tǒng)計(jì)1954年以來沙塵暴天氣的發(fā)生頻次，可以看出西北有兩個(gè)沙塵暴天氣多發(fā)中心，一是在新疆塔里木盆地南部和西部的于田—策勒縣—和田線上；另外一個(gè)在甘肅河西走廊，阿拉善高原，河套平原，鄂爾多斯北部高原地區(qū)。楊靜[11]也指出，中國(guó)主要有三大沙塵暴源區(qū)：第一個(gè)是地表覆蓋大面積戈壁沙漠和干涸湖床的河西走廊和阿拉善高原；第二個(gè)是由沖積扇和退化土壤覆蓋的新疆塔克拉瑪干沙漠；第三個(gè)源區(qū)位于內(nèi)蒙古高原的中部和中國(guó)東北部地區(qū)。河西地區(qū)干旱少雨的氣候特征使得干燥的下墊面產(chǎn)生的熱力不穩(wěn)定，另外河西地區(qū)兩邊被狹長(zhǎng)的山脈所包夾，在河西地區(qū)易形成管道狀的特殊地形，加速了氣流的通過，再加上有巴丹吉林沙漠，騰格里沙漠提供源源不斷的沙源，導(dǎo)致沙塵暴天氣不斷加劇[12]。塔里木盆地中央是面積達(dá)33萬(wàn)平方千米的塔克拉瑪干大沙漠，塵源一年四季都很充足。春夏季，沙漠劇烈增溫，在盆地中容易形成熱低壓，這時(shí)如果遇到冷空氣的侵襲，就會(huì)引起空氣的強(qiáng)烈對(duì)流運(yùn)動(dòng)，形成大風(fēng)，揚(yáng)起沙塵而形成沙塵暴。河西走廊南緣的青海，由于海拔高，強(qiáng)風(fēng)極易到達(dá)地面將揚(yáng)起地表沙塵，從而形成沙塵暴。通過對(duì)選取的研究區(qū)內(nèi)的八十多個(gè)站點(diǎn)所記錄的沙塵暴數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值得到以下結(jié)果。通過觀察圖一可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的沙塵暴主要發(fā)生在西北地區(qū)，且主要分布在沙漠邊緣地區(qū)，并呈現(xiàn)出由一個(gè)沙塵暴發(fā)生高頻地區(qū)向四周擴(kuò)散的規(guī)律。另外，通過對(duì)比圖2近50年的沙塵暴空間分布圖可以發(fā)現(xiàn)，沙塵暴發(fā)生區(qū)域整體西移，沙塵暴高頻區(qū)的地理位置并未發(fā)生明顯變化。圖2近50年沙塵暴空間分布圖2近50年沙塵暴空間分布（續(xù)）4.2沙塵暴的時(shí)間分布特征4.2.1沙塵暴的年際變化特征通過查閱文獻(xiàn)得到了歷史時(shí)期公元前50年-1850年發(fā)生沙塵天氣的相關(guān)記錄[13]，對(duì)文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到圖3，通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，歷史時(shí)期公元前50年-1850年沙塵天氣發(fā)生次數(shù)總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)；曲線表現(xiàn)出雙峰特征，分別在1200年左右和1600年左右出現(xiàn)異常峰值，在1400年左右出現(xiàn)異常低值，通過數(shù)據(jù)分析提出，北方地區(qū)各季節(jié)沙塵暴的發(fā)生次數(shù)與氣溫具有較高的相關(guān)系數(shù)，其中春季的相關(guān)系數(shù)為-0.46，夏季為-0.30，秋季為-0.34，冬季為-0.38[5]。據(jù)史料記載，以公元1000年為分界線，前期干旱時(shí)間段，濕潤(rùn)時(shí)間長(zhǎng)，后期則旱災(zāi)多于水災(zāi)，以南澇北旱最為常見，北宋和南宋前期（公元960-1280年），氣溫不斷降低，并在1200年左右達(dá)到最低，從南宋后期至元朝，氣溫不斷回升，從十四世紀(jì)初開始，進(jìn)入小冰期，整個(gè)地球的氣候進(jìn)入了寒冷階段，結(jié)合上述相關(guān)系數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)歷史時(shí)期沙塵天氣的發(fā)生與氣溫的變化具有較好的一致性。圖3歷史時(shí)期沙塵暴天氣發(fā)生的年代分布其次，我們還通過挑選《中國(guó)強(qiáng)沙塵暴序列及其支撐數(shù)據(jù)集（1960-2007）》中研究站點(diǎn)的沙塵暴發(fā)生次數(shù)、水平能見度、沙塵暴的開始和結(jié)束時(shí)間、沙塵暴發(fā)生時(shí)的10分鐘平均最大風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)，挑選出的數(shù)據(jù)整理在表格中。然后通過對(duì)表格中1954年-2004年各站點(diǎn)每年發(fā)生沙塵暴的次數(shù)做統(tǒng)計(jì)得出圖4，從研究站點(diǎn)的數(shù)據(jù)上看，從1954年-2004年沙塵暴發(fā)生總次數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；曲線在1966年出現(xiàn)一個(gè)異常峰值，結(jié)合等相關(guān)研究，從圖5可以看出1966年春夏秋冬四個(gè)季節(jié)的降水量均降低，研究表明，沙塵暴的發(fā)生次數(shù)與年降水量呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)性，這一點(diǎn)很好的解釋了曲線突變的原因。圖4每年沙塵暴總次數(shù)圖5中國(guó)北方不同季節(jié)降水量變化曲線（1961-2001）[14]同時(shí)，我們對(duì)北方地區(qū)歷史近年來發(fā)生的沙塵暴根據(jù)可見度進(jìn)行了劃分，并根據(jù)劃分結(jié)果制得了強(qiáng)和特強(qiáng)沙塵暴的年際變化曲線（圖6），通過變化曲線可以發(fā)現(xiàn)，近年來雖然沙塵暴的總次數(shù)整體呈降低趨勢(shì)，但是北方地區(qū)的強(qiáng)和特強(qiáng)沙塵暴的發(fā)生次數(shù)并不是一直降低的，相反，在1986-1990年期間強(qiáng)和特強(qiáng)沙塵暴次數(shù)較少，但是1990年之后，強(qiáng)和特強(qiáng)沙塵暴開始上升，2000年達(dá)到的80次，而歷史時(shí)期最多的一年也就只有90多次。因此，目前沙塵暴的變化趨勢(shì)是，整體的沙塵暴發(fā)生次數(shù)在降低，但是強(qiáng)和特強(qiáng)沙塵暴的發(fā)生頻次逐漸增加。圖6強(qiáng)、特強(qiáng)沙塵暴的年際變化曲線4.2.2沙塵暴的月際變化特征通過挑選《中國(guó)強(qiáng)沙塵暴序列及其支撐數(shù)據(jù)集（1954-2007）》中研究站點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)各站點(diǎn)的沙塵暴發(fā)生次數(shù)，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)月發(fā)生的沙塵暴的總次數(shù)，得出圖7和圖8：圖7過去50年（1954-2003年）沙塵暴月份分布由上圖可以發(fā)現(xiàn)，沙塵暴的發(fā)生次數(shù)以3，4，5月為高，分別占總數(shù)的15.2009%，24.0528%和16.7719%，其中以4月值為全年最高。5月以后沙塵暴數(shù)量急劇下降，9,10,11月的沙塵暴數(shù)量分別占總數(shù)的1.8242%，1.5888%和2.6651%。若按季節(jié)統(tǒng)計(jì)，則沙塵暴數(shù)量最多的是春季（3,4,5月），占總數(shù)的56.0256%；夏季（6,7,8月），占總數(shù)的18.9779%；秋季（9,10,11月），占總數(shù)的6.0780%；冬季（12,1,2月），占總數(shù)的18.9185%。孫令東[15]也指出，春季為沙塵暴多發(fā)季節(jié)，是因?yàn)樵摷竟?jié)具備了地表土質(zhì)疏松的下墊面、適當(dāng)?shù)母呖占绷鬏S位置、不穩(wěn)定的大氣層結(jié)和頻繁的冷鋒活動(dòng)等有利條件。春季期間冷暖空氣異?；钴S，氣旋活動(dòng)頻繁，特別是午后地面受熱增溫快。一方面，地表吸收并儲(chǔ)存了大量來自太陽(yáng)的熱量，土壤蒸發(fā)量加大，致使地表干燥疏松，表面土層易被大風(fēng)吹起；另一方面由于地形等方面的因素，來自西伯利亞的冷空氣在新疆、內(nèi)蒙古的北部不斷地聚集，勢(shì)力逐漸增強(qiáng)，達(dá)到一定程度爆發(fā)南下；另外，春季增溫幅度大，易引起大氣溫度層結(jié)的不穩(wěn)定，在有利的大尺度環(huán)流背景下，中緯度地區(qū)形成較強(qiáng)的水平氣壓梯度，冷平流也有明顯加強(qiáng)，動(dòng)量下傳較強(qiáng)，使得地面風(fēng)速迅速加大[16]。圖8過去50年（1954-2003年）每月沙塵暴發(fā)生次數(shù)的年際變化此外，我們研究了每個(gè)月沙塵暴發(fā)生次數(shù)的年際變化，由上圖可以發(fā)現(xiàn)，3，4，5月份沙塵暴發(fā)生次數(shù)的年際變化波動(dòng)較大，其中3月份的年際變化波動(dòng)在400次左右，4月份的年際變化波動(dòng)在500次左右，5月份的年際變化波動(dòng)在300次左右，其余月份的年際變化波動(dòng)不大，大約在200左右，其中9,10,11月沙塵暴次數(shù)的年際變化波動(dòng)范圍在100以內(nèi)，因此研究沙塵暴的時(shí)間變化特征主要研究春季即可。4.2.3沙塵暴的日際變化特征挑選《中國(guó)強(qiáng)沙塵暴序列及其支撐數(shù)據(jù)集（1954-2007）》中研究站點(diǎn)的沙塵暴發(fā)生次數(shù)以及沙塵暴的開始和結(jié)束時(shí)間，然后將研究站點(diǎn)的沙塵暴發(fā)生次數(shù)日分布按2小時(shí)的時(shí)間間隔等分為12個(gè)區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到圖9：圖9沙塵暴發(fā)生時(shí)間日分布從圖9可以看出沙塵暴主要發(fā)生在下午和晚上，其中14：00-16：00LST最為集中，沙塵暴頻率這種明顯的日變化模式與前人的研究高度相似。研究區(qū)沙塵暴多出現(xiàn)于春季的午后，究其原因，可能與熱力不穩(wěn)定條件的變化有關(guān)。春季是全年中冷暖變化最大的季節(jié)，在白天，隨著太陽(yáng)高度角的上升，太陽(yáng)輻射破壞了大氣穩(wěn)定性而有利于對(duì)流的發(fā)生并加強(qiáng)現(xiàn)有對(duì)流系統(tǒng)[17]。這一活躍的對(duì)流活動(dòng)通過混合自由大氣與地表空氣而產(chǎn)生更強(qiáng)的橫向風(fēng)速以及強(qiáng)烈的大氣湍流度從而將地表沙塵顆粒更多的夾帶和運(yùn)輸?shù)酱髿庵衃18]。夜晚，由于夜間強(qiáng)輻射冷卻，地表溫度下降較快，邊界層上層氣溫高于地表層，使得大氣向上的運(yùn)輸力降低并產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的溫度結(jié)構(gòu)，大氣垂直對(duì)流減弱從而不利于沙塵暴活動(dòng)的發(fā)生。4.3沙塵暴的影響因子4.3.1沙塵暴與人類活動(dòng)新中國(guó)成立以后，我國(guó)人口增長(zhǎng)達(dá)到一個(gè)極快的速度，從1950年到1976年間，每年人口增長(zhǎng)數(shù)達(dá)到4%。我國(guó)北方地區(qū)，快速增長(zhǎng)的人口給自然環(huán)境造成了極大的影響，主要表現(xiàn)在耕地面積的增大，牲畜數(shù)量的變化，對(duì)河流的透支等方面，而這幾項(xiàng)又互相影響，加速了土地荒漠化。沙塵暴的頻發(fā)是人類活動(dòng)和脆弱的自然環(huán)境耦合的結(jié)果，在不同地區(qū)主要的人類活動(dòng)不同，對(duì)沙塵暴發(fā)生的影響也就不同。如在內(nèi)蒙古四子王旗，張衛(wèi)青[19]認(rèn)為人類活動(dòng)對(duì)沙塵暴發(fā)生影響較大的主要表現(xiàn)在人口的增長(zhǎng)、耕地面積的增大、牲畜數(shù)量的變化等方面,且這幾項(xiàng)互相影響,對(duì)荒漠化的影響有滯后性；在純牧業(yè)區(qū)的瑪曲，有研究表明[20]人類活動(dòng)對(duì)瑪曲地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在超載放牧和濫伐亂挖；在人為因素沙塵暴關(guān)系研究一文中,張宏亮[21]認(rèn)為人類活動(dòng)的因素體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)，社會(huì)和生態(tài)三個(gè)系統(tǒng)之中。他提出，有學(xué)者認(rèn)為主要是人口增加所引起的,表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)大規(guī)模的開發(fā),對(duì)林地和荒地的不合理開墾;對(duì)畜產(chǎn)品需求急劇上升,草原超載過牧,草場(chǎng)退化;對(duì)燃料需求的加大,對(duì)地表植被的破壞等等；有的學(xué)者從文化層面上探究導(dǎo)致產(chǎn)生沙塵暴的深層次根源,即中國(guó)傳統(tǒng)的“以耕為本”思想影響；有學(xué)者認(rèn)為在管理和政策上也存在不足一面，主要有管理失控和某些政策上的遺忘的問題。4.3.2沙塵暴與氣溫氣溫也是形成沙塵暴和沙塵暴加強(qiáng)的主要條件之一，且氣溫與沙塵暴發(fā)生次數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。趙明瑞等[22]人在研究甘肅民勤地區(qū)沙塵暴變化趨勢(shì)及影響因素時(shí)提出沙塵暴出現(xiàn)次數(shù)與年平均氣溫呈負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.54；河西走廊東部沙塵暴特征及地面氣象因素影響機(jī)制一文中說道[23]，河西走廊東部沙塵暴頻次與年平均氣溫、地溫為顯著的負(fù)相關(guān)；另外王森等[24]人在1961-2017年南疆地區(qū)沙塵天氣的時(shí)空變化特征及影響因素分析中提出氣溫與沙塵日數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,且在各影響因素中貢獻(xiàn)率為0.2%；張鈦仁[25]也從不同季節(jié)的氣溫影響來分析冬季氣溫偏低土壤凍結(jié)層厚，春季升溫解凍后，松土層變厚，是沙塵暴形成的有利條件。此外，張莉等[5]對(duì)沙塵暴發(fā)生次數(shù)和氣溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了處理，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在明顯的負(fù)相關(guān)性，且通過了0.05的相關(guān)性檢驗(yàn)，并提出這種顯著的負(fù)相關(guān)可能反映了溫度對(duì)于沙塵暴發(fā)生的間接影響，即北方較明顯的升溫導(dǎo)致地面氣壓梯度減小，從而使平均風(fēng)速和大風(fēng)日數(shù)減少，沙塵暴發(fā)生頻率也降低。本文以近幾十年的年均溫矢量數(shù)據(jù)為底圖，將每年各站點(diǎn)的沙塵暴數(shù)據(jù)加載到圖層中，得到圖10，通過觀察發(fā)現(xiàn)沙塵暴主要發(fā)生在氣溫中等的地區(qū)，高溫、低溫地區(qū)沙塵暴發(fā)生的次數(shù)都較少，于是猜測(cè)氣溫是影響沙塵暴的因素之一，當(dāng)氣溫過高或過低時(shí)，會(huì)引起其他影響因素的變化，范一大等人就指出，溫度的變化會(huì)影響大氣氣溶膠內(nèi)部的能量從而改變氣流的湍急速度，風(fēng)力大小因此隨之改變，因此氣溫對(duì)于沙塵暴的影響較為復(fù)雜。圖10氣溫與沙塵暴關(guān)系圖4.3.3沙塵暴與降水因?yàn)榻邓康亩嗌僖彩怯绊懮硥m暴的一個(gè)重要因素，因此我們對(duì)研究區(qū)年降水量與沙塵暴的發(fā)生頻數(shù)的空間分布進(jìn)行了相關(guān)分析，得到圖11。通過圖像可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)年降水量的總體分布為南方多于北方，東部多于西部，雖然每年的降水量有所不同，但是相對(duì)降水量并未發(fā)生明顯變化。通過下圖可以發(fā)現(xiàn)，沙塵暴主要發(fā)生在降水量較少的地區(qū)，且沙塵暴高頻區(qū)總是位于中等降水量與低降水量的交界處。楊靜[11]通過分析沙塵暴與降水量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)這兩者之間存在負(fù)相關(guān)性，但是相關(guān)性并不是特別明顯，多介于-0.1和-0.3之間，并提出降水可能是通過影響該地區(qū)的植被分布而間接影響沙塵暴的發(fā)生，因此會(huì)有一兩年的滯后。張莉等[5]同樣做了此類研究，他們分別對(duì)當(dāng)年沙塵暴的發(fā)生次數(shù)和當(dāng)年以及前一年的干燥度進(jìn)行了相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)年的沙塵暴發(fā)生次數(shù)與當(dāng)年的干燥度之間的相關(guān)系數(shù)僅為0.24，而與前一年的干燥度之間的相關(guān)系數(shù)為0.31，并且通過了0.05的顯著水平檢驗(yàn)，更加證實(shí)了降水與沙塵暴之間的相關(guān)性。圖11降水量與沙塵暴關(guān)系圖4.3.4沙塵暴與風(fēng)速高榮等[26]根據(jù)我國(guó)30年平均12月至次年4月的風(fēng)速數(shù)據(jù)制得了風(fēng)速分布圖，由圖可知風(fēng)速小值區(qū)位于我國(guó)西南部的四川盆地,，風(fēng)速大值區(qū)主要位于我國(guó)的西北部和華北區(qū)，剛好處于我國(guó)的沙塵暴高發(fā)區(qū)。由此可知風(fēng)速對(duì)沙塵暴的強(qiáng)弱有很大的影響。當(dāng)大風(fēng)在沙塵暴源區(qū)加強(qiáng)時(shí),很容易將沙塵攜入空中,形成沙塵天氣。有利于產(chǎn)生大風(fēng)或強(qiáng)風(fēng)的天氣形勢(shì)，有利的沙、塵源分布和有利的空氣不穩(wěn)定條件是沙塵暴或強(qiáng)沙塵暴形成的主要原因[27]。表1研究區(qū)沙塵暴發(fā)生時(shí)10min最大風(fēng)速所占頻率（%）10min最大風(fēng)速（m/s）頻率（%）(QUOTE,5]1.0(5,10]15.0(10,15]41.0(15,20]31.9(20,25]9.0(25,QUOTE)2.1觀察表1得知，沙塵暴發(fā)生時(shí)10min最大風(fēng)速為10-20m/s時(shí)所占頻率最大，多達(dá)72.9%，可知強(qiáng)風(fēng)是沙塵暴產(chǎn)生的動(dòng)力，沙、塵源是沙塵暴物質(zhì)基礎(chǔ)，不穩(wěn)定的熱力條件有利于風(fēng)力加大、強(qiáng)對(duì)流發(fā)展，從而夾帶更多的沙塵，并卷?yè)P(yáng)得更高。在極有利的大尺度環(huán)境、高空干冷急流和強(qiáng)垂直風(fēng)速、風(fēng)向切變及熱力不穩(wěn)定層結(jié)條件下，引起鋒區(qū)附近中小尺度系統(tǒng)生成、發(fā)展，加劇了鋒區(qū)前后的氣壓、溫度梯度，形成了鋒區(qū)前后的巨大壓溫梯度[28]。在動(dòng)量下傳和梯度偏差風(fēng)的共同作用下，使近地層風(fēng)速陡升，掀起地表沙塵，形成沙塵暴或強(qiáng)沙塵暴天氣[29]；有利于風(fēng)速加大的地形條件即狹管作用，是沙塵暴形成的有利條件之一。經(jīng)分析研究可知，我國(guó)的沙塵暴發(fā)生在沙源充足情況下，與風(fēng)速成正相關(guān)，尤其在春冬季氣流相對(duì)不穩(wěn)定的情況下，存在著地面風(fēng)速越大沙塵暴越多，風(fēng)速越小沙塵暴越少的特征?？偨Y(jié)與討論通過上述分析，可得出以下結(jié)論：（1）西北地區(qū)的沙漠邊緣地帶為我國(guó)沙塵暴主要分布區(qū)，新疆塔克拉瑪干沙漠和河西走廊是沙塵暴天氣多發(fā)中心，源源不斷的沙源、席卷的強(qiáng)風(fēng)和不穩(wěn)定氣流是形成沙塵暴天氣的必要條件。沙塵暴天氣存在從高頻地帶向四周擴(kuò)散和區(qū)域整體西移的規(guī)律，但沙塵暴高頻區(qū)的位置并未發(fā)生明顯變化。（2）到目前為止，我國(guó)的沙塵暴天氣發(fā)生頻次整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，但強(qiáng)和特強(qiáng)沙塵暴的發(fā)生次數(shù)在逐漸增加。（3）由于春季具備了地表土質(zhì)疏松的下墊面、活躍的冷暖空氣活動(dòng)，頻繁的氣旋，適當(dāng)?shù)母呖占绷鬏S位置、不穩(wěn)定的大氣層結(jié)和頻繁的冷鋒活動(dòng)等有利條件，一年中沙塵暴天氣的頻發(fā)時(shí)間都在春季。（4）一天中沙塵暴天氣的高發(fā)時(shí)段在14:00--16:00，這個(gè)時(shí)段地表的太陽(yáng)輻射達(dá)到最強(qiáng)，太陽(yáng)輻射破壞了大氣穩(wěn)定性而有利于對(duì)流的發(fā)生并加強(qiáng)現(xiàn)有對(duì)流系統(tǒng)，對(duì)流的加強(qiáng)產(chǎn)生更強(qiáng)風(fēng)速而使沙塵暴發(fā)生更多，規(guī)模更大。（5）沙塵暴的頻發(fā)是人類活動(dòng)和脆弱的自然環(huán)境耦合的結(jié)果。人類活動(dòng)，氣溫，降水，風(fēng)速都是沙塵暴頻發(fā)的重要影響因素。研究表明，沙塵暴的發(fā)生頻次與氣溫條件成正比，與降水量呈明顯的負(fù)相關(guān)，與風(fēng)速大小呈正相關(guān)，這也是沙塵暴主要發(fā)生在春季和下午的主要原因。致謝感謝黃小忠老師在項(xiàng)目選題、研究思路及論文修改方面給予的指導(dǎo)和幫助，感謝鄧洋老師在下載研究數(shù)據(jù)方面提供的幫助。參考文獻(xiàn)[1]錢正安，蔡英，劉景濤等，2004中國(guó)北方沙塵暴研究的若干進(jìn)展，干旱區(qū)資源與環(huán)境，2004，No.S1，1-8.[2]韋惠蘭，張宏亮，人為因素與沙塵暴關(guān)系研究，干旱區(qū)資源與環(huán)境，2004，Vol.18N0.41—6.[3]王長(zhǎng)松，中國(guó)歷史時(shí)期沙塵暴研究進(jìn)展，中國(guó)沙漠，2010，Vol.30No.5，192—195.[4]王式功，董光榮，陳慧忠，李希良，金炯，沙塵暴研究的進(jìn)展，中國(guó)沙漠，2000，Vol.20No.4，349—356.[5]張莉，任國(guó)玉，中國(guó)北方沙塵暴頻數(shù)演化及其氣候成因分析，氣象學(xué)報(bào)，2003，Vol.61No.6，744—750.[6]胡金明，崔海亭，唐志堯，中國(guó)沙塵暴的時(shí)空特征及人類活動(dòng)對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)的影響，自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，1999，Vol.8No.4，49—56.[7]FahuChen,ShengqianChen,XuZhang,JianhuiChen,XinWang,EvanJ.Gowan,MingruiQiang,GuanghuiDong,ZongliWang,YuecongLi,QinghaiXu,YangyangXu,JohnP.Smol,JianbaoLiu,Asiandust-stormactivitydominatedbychinesedynastychangessince2000BP,2020,Naturecommunications11.[8]田莉，中國(guó)北方地區(qū)地面風(fēng)速變化特征及其影響因子研究，2012.[9]劉玉振，王艾萍，土地荒漠化與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展芻議，河南大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，No.4，75—81.[10]胡金明，崔海亭，唐志堯，中國(guó)沙塵暴時(shí)空特征及人類活動(dòng)對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)的影響，自然災(zāi)害