兰州市沙尘暴天气特征分析
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摘要 本文分析总结了近年来兰州市沙尘暴天气发生的规律和特征，讨论了沙尘暴天气的成因及危害，以期为空气质量的预报以及生态环境的治理提供参考依据。
关键词 沙尘暴;特征;成因;治理对策;甘肃兰州
中图分类号 X513 文献标识码 A
文章编号 1007-5739（2019）21-0184-02 開放科学（资源服务）标识码（OSID）
沙尘天气是我国北方干旱及半干旱地区在春季常出现的灾害性天气之一。沙尘暴最直接的危害是能够在很短时间内由静风或小风突然转为大风，将大量沙尘卷入空中，使水平能见度急剧下降，往往造成户外活动的人畜伤亡。发生沙尘暴时，空气中沙尘很容易引起人们呼吸系统的疾病，同时会给工农业生产及交通运输、生态环境等造成非常严重的影响[1-2]。
兰州市三面环山，地貌复杂多样，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁交错分布，地势自西南向东北倾斜。兰州上游河西走廊是我国三大沙尘暴高频发生区域之一。近年来，沙尘暴天气频繁出现，对兰州空气质量造成极大影响。本文分析总结了近年来兰州沙尘天气发生的规律和特征，讨论了沙尘暴天气对兰州空气质量的影响，为空气质量的预报以及生态环境的治理提供参考依据。
1 地理概况
兰州北面是巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠，是沙尘暴的多发区域，西南是青藏高原，东部与黄土高原交错，是西北沙尘暴东移时的必经之路。境内是黄土地貌，自然环境差，加上上游是沙漠众多的河西走廊，市区北部的植被稀少，降水严重不足，导致地表的土层既干燥又疏松，遇到大风时很容易形成沙尘天气。兰州属温带大陆性气候，深居西北内陆，海洋温湿气流不易到达，成雨机会少，大部分地区气候干燥，年平均降水量为327 mm。
春季兰州上空常有冷暖空气交汇，而干燥的地面浮土层厚，遇到大风天气就会扬沙尘。同时，兰州又属盆地气候，风小，而大气层结构较稳定，因而很易成为沙尘暴溶胶的重要沉降区和污染区[3]。
2 沙尘暴特征
2.1 气候背景
兰州沙尘暴天气主要发生于春季和夏季6—7月。随着夏季降水增多，沙尘天气逐渐减少，延续至秋季结束。因为兰州春季多干旱少雨，干燥空气加大了蒸腾作用，使得土壤表面水分严重缺失，干土层加厚，增加了沙尘暴发生率。
2.2 地温场分析
发生沙尘暴天气，受地温差变化最为明显。在沿40°N附近，出现自西向东的地冷涡活跃串，沿90°E附近和110°～115°E分别存在地冷涡列。
2.3 预报场分析
发生沙尘暴天气时的500 hPa欧亚环流背景均为一槽一脊型，乌山附近是暖高压脊，而脊前有深厚冷槽，中心强度最大能达到-40 ℃。当欧亚范围内由纬向环流转为经向环流时，西西伯利亚强500 hPa环流形势随之调整，原位于中亚急流带东移南压到新疆北部，为产生沙尘暴天气提供了高空动力条件[4-5]。
2.4 沙尘暴天气季节变化
兰州一年四季都会发生沙尘暴天气，而3—5月春季是沙尘暴发生最为频繁的季节。尤其是4月，占全年沙尘暴发生次数26%;其次是3月，约22%;5月约14%。整个春季发生沙尘暴次数约占全年沙尘暴次数62%。夏季6—8月兰州发生沙尘暴次数比春季略少，而秋季9—11月发生沙尘暴次数最少。根据近年沙尘暴记录资料来分析，冬季沙尘暴日数呈递增趋势。
3 沙尘暴成因及危害
3.1 形成原因
20世纪90年代以来，沙尘暴不断增加，与生态环境恶化和沙漠化面积进一步扩大相关。一是兰州处在青藏高原与黄土高原交汇地带，高山地形阻挡风力，易形成扬沙和浮尘天气。二是兰州降水量较少，集中于7—8月，夏季降水量约占全年降水总量60%以上。春季降水量少且蒸发量大，甚至蒸发量达到降水量的10倍以上。干燥气候下，植被稀疏，生态脆弱，在强劲风力下易粗化形成沙丘。三是随着经济发展城市规模扩大，加大了土地资源的压力，很多草原被开垦成地，土层在冬、春季大面积裸露，易形成沙尘暴。过度放牧使原有的草原难以休养生息，又加上鼠患，草原表层结皮被破坏，易形成新的沙地。四是水资源利用不当加剧绿洲沙化，不能满足植物生长需要，引起植物植被死亡，扩大沙源面积;盲目开采地下水资源，导致地下水位下降，植被得不到所需水分，生态环境进一步恶化。
3.2 气象要素与沙尘暴相关性
经统计兰州沙尘暴日数与各气象要素之间相关性可知，各区域内年沙尘暴日数与同期内大风日数存在正相关，与平均气温存在负相关，与降水量存在负相关。沙尘暴出现次数受大风日数影响，大风日数多，沙尘暴发生频繁，反之则沙尘暴天气就较少;平均气温偏高，冷空气活动少，沙尘暴势力较弱;降水量越多，沙尘暴出现频次反而越少。在兰州这个干旱地区，空气湿度对沙尘暴的抑制作用微乎其微。 3.3 危害
沙尘暴发生时，沙尘会在狂风带动下前移，一旦遇到阻碍物或风力减弱，大量沙尘落下，会将农田、村庄、公路、铁路掩埋，形成沙堆或沙丘，带走农田土壤表层细腻黏土矿物和有机物。在风蚀过程中，大风卷起沙尘会对农作物造成机械损伤，严重时使农作物幼苗死亡，而且会损坏电线杆等公用设施，对车辆、房屋及工农业设施也造成严重破坏，甚至还伤及人畜。沙尘暴不但对当地环境有极其恶劣的影响，还会导致大气中浮尘颗粒增多，污染空气，对民众健康产生极大威胁。
4 治理对策
4.1 植树造林，保护生态环境
兰州地区治理沙尘暴天气的根本途径，就是在沙漠、戈壁与绿洲接壤的地方大力营造防沙防风林带，防止流沙经由大风带入绿洲内。防风防沙护林网不但可减轻沙尘暴对于农田及城市的危害，还可以改善局部小气候，以提高农业产量和改善城市空气质量。因此，应通过植树造林来改善恶劣的生态环境，降低风速，提高空气的相对湿度，减小蒸发量，以达到防风固沙的目的。走生态可持续发展的道路，才能够使生态环境得到有效改善，才能为经济社会的健康、有序发展保驾护航。
4.2 科学合理安排用地
近年来，由于城市规模不断扩大，人口数量急剧增加，使得城市在建设中重生产、轻生活，重经济、轻环保，这一系列现象造成兰州市用地结构和功能布局失衡。因此，需要充分考虑人口、资源、产业发展与环境之间的关系，科学合理安排城市各项用地。在农村实施退耕还林、退耕还牧等战略措施;在城市避免城市局部地区承受过重污染负担，保护居民生活环境不受污染，进一步缓解城市的熱源污染和机动车尾气污染等。
4.3 加强水资源管理
水资源在维持植物生长、固定地面沙源、减弱地面风速等方面起着非常重要的作用。因此，要对兰州境内水资源利用进行全面规划，合理分配水资源利用。同时，减少城市对水资源的消耗量，保证绿地系统稳定性和绿洲地表稳固性。发展水利，以水养地，合理节约用水，科学用水，避免水资源过度开发和利用。在农村，要对农田科学灌溉，尽量做到对水资源有效利用。
5 参考文献
[1] 田鑫.浅析呼和浩特沙尘气候特征及影响[J].南方农机，2018，49（21）：218.
[2] 刘蓉.沙尘暴天气的成因及影响[J].北京农业，2015（27）：148-149.
[3] 刘庆阳，刘艳菊，赵强，等.2012年春季京津冀地区一次沙尘暴天气过程中颗粒物的污染特征分析[J].环境科学，2014，35（8）：2843-2850.
[4] 刘洪兰，张强，张俊国，等.1960—2012年河西走廊中部沙尘暴空间分布特征和变化规律[J].中国沙漠，2014，34（4）：1102-1108.
[5] 钱莉，滕杰，胡津革.“14.4.23”河西走廊特强沙尘暴演变过程特征分析[J].气象，2015，41（6）：745-754.
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