發(fā)布時間：2017-12-31 11:04

  本文關(guān)鍵詞：中亞干旱區(qū)內(nèi)陸湖泊鹽塵氣溶膠時空演變及其間接氣候效應(yīng)　出處：《新疆大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：鹽塵暴是指干涸湖底的富鹽沉積物在大風(fēng)天氣的強(qiáng)勁風(fēng)力作用下風(fēng)蝕起塵而導(dǎo)致的自然天氣現(xiàn)象,是沙塵暴的一種特殊形式,也是一種常見但長久以來一直被人忽視的自然災(zāi)害。與沙塵災(zāi)害相比,鹽塵災(zāi)害的發(fā)生源地一般是以干旱區(qū)湖泊退化所造成的干涸、裸露的湖底為主要塵源,還包括其周邊由于土壤退化所形成的鹽堿地地區(qū)。該地區(qū)土壤富含大量可溶性鹽堿成分且土質(zhì)疏松,在大風(fēng)天氣作用下更易于粉塵的風(fēng)蝕和擴(kuò)散。亞洲的中部地區(qū)是全球沙塵災(zāi)害發(fā)生比例、沙塵氣溶膠排放貢獻(xiàn)量相對較大的地區(qū),近50年以來,在區(qū)域自然氣候和人類不合理活動的影響下,干旱區(qū)內(nèi)陸湖泊均處于急速退化的狀態(tài),其中,中亞的咸海和中國的艾比湖湖泊萎縮造成了大面積的湖底裸露,干涸湖底成為了豐富的粉塵和鹽塵源,使得該地區(qū)面臨著嚴(yán)重的鹽塵災(zāi)害威脅,嚴(yán)重威脅新亞歐大陸橋的安全運(yùn)行以及“一帶一路”核心區(qū)的建設(shè)和實(shí)施。相關(guān)學(xué)者針對鹽塵災(zāi)害和區(qū)域氣溶膠光學(xué)特性研究做了大量的工作和研究,但是針對鹽塵暴災(zāi)害對區(qū)域大氣污染狀況以及鹽塵氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的討論較為缺乏。本研究利用多源遙感技術(shù)系統(tǒng)的認(rèn)識了中亞地區(qū)塵暴災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展的動態(tài)過程,通過獲取2002至今的該地區(qū)的塵暴總體演變態(tài)勢,揭示了干旱區(qū)內(nèi)陸湖泊退化所造成的對中亞地區(qū)氣溶膠時空格局的影響;針對咸海和艾比湖這兩個典型的鹽塵源區(qū),利用衛(wèi)星和地基遙感相結(jié)合的方式,獲取鹽塵災(zāi)害發(fā)生典型時期氣溶膠光學(xué)特性參數(shù),再用以典型的沙塵氣溶膠和城市-工業(yè)氣溶膠光學(xué)特性作為參考,以此實(shí)現(xiàn)鹽塵氣溶膠光學(xué)特性的識別;綜合溫度、氣壓、相對濕度、水平和垂直風(fēng)速等氣象條件,對始發(fā)于干涸湖底(咸海、艾比湖)的鹽塵污染物擴(kuò)散軌跡進(jìn)行逐天的模擬,再根據(jù)空間相似度按照季節(jié)進(jìn)行分組,從而確定鹽塵污染物季節(jié)性潛在擴(kuò)散特性;從宏觀的角度來分析中亞地區(qū)氣溶膠-云-降水的時空分布特征,主要針對鹽塵污染區(qū)域,深入的分析鹽塵氣溶膠與云和降水之間的相互影響關(guān)系,得到以下結(jié)論:(1)中亞地區(qū)氣溶膠光學(xué)厚度空間分布季節(jié)性差異顯著,近14年之間總體呈現(xiàn)出增長的趨勢;受下墊面的狀況和氣候條件的影響,地處新疆天山山脈以南的塔克拉瑪干沙漠地區(qū)、地處中亞腹地目前已趨于干涸化的咸海地區(qū)以及面臨著和咸海一樣的生態(tài)危機(jī)的位于新疆博爾塔拉蒙古自治州的艾比湖流域下風(fēng)向地區(qū)是AOD的高值區(qū);其中,中亞的咸海地區(qū)和新疆的艾比湖流域下風(fēng)向地區(qū)aod在2002年到2015年之間的增長趨勢最為顯著,是近年來干旱區(qū)內(nèi)陸湖泊退化程度劇烈的最為直觀的證明;塔克拉瑪干沙漠地區(qū)aod變化的程度與其他兩個地區(qū)相比并不明顯,這主要是因?yàn)樗死敻缮衬鳛槭澜缰纳衬?下墊面狀況主要表現(xiàn)為流沙,且短時期之內(nèi)不易發(fā)生顯著的變化。在下墊面狀況不變的情況下,該地區(qū)上空aod主要是受溫度和風(fēng)速這兩個氣象因子的影響,針對不同的季節(jié),影響aod的主導(dǎo)因素存在一定的差異。(2)春季是沙塵釋放和運(yùn)輸運(yùn)動最為活躍的時期;對近塵源地區(qū)而言,塵暴天氣發(fā)生的時候,粒徑較大的沙塵顆粒主要集中在近地面0-2km高度范圍內(nèi)的低層大氣中,此高度范圍內(nèi)沙塵粒子的不規(guī)則程度相對較高,隨著大氣高度的增加,高層大氣中氣溶膠粒子的不規(guī)則性和粒徑尺度都呈現(xiàn)出減小的趨勢;鹽塵源區(qū)的近地面0-2km高度范圍內(nèi),氣溶膠的散射能力是最強(qiáng)的,此高度范圍內(nèi)的退偏比值范圍主要是集中在10%-30%之間,色比值表現(xiàn)為集中在0.3-0.8之間;2km以上的高度范圍之內(nèi),隨著距離地面的大氣高度的增加,大氣中氣溶膠的散射能力則逐漸的減弱,鹽塵氣溶膠退偏比值主要集中在5-15%左右,色比值則主要集中于0.3。與沙塵氣溶膠相比,受鹽塵污染的沙塵氣溶膠的球形程度相對較高,顆粒物的粒徑尺度相對較小。(3)艾比湖湖泊退化造成大范圍干涸湖底的裸露是該區(qū)域發(fā)生土壤鹽漬化和鹽塵災(zāi)害的最主要的原因;距離艾比湖相對較近的精河縣城受到源自于艾比湖的鹽塵的影響相對于其他的地區(qū)影響程度顯得特別的顯著,隨著距干涸湖底塵源區(qū)的水平距離的增大,大氣中氣溶膠的主控粒子粒徑呈現(xiàn)出逐漸的減小的趨勢,而粒子粒徑的變化幅度則表現(xiàn)為逐漸增大的變化趨勢,說明距離塵源區(qū)較遠(yuǎn)的地區(qū)除了要受到艾比湖鹽塵災(zāi)害的影響外,同時還可能受到它周邊的地區(qū)局地的塵源介入的影響;春季艾比湖流域及其周邊地區(qū)受到的主要是源自于艾比湖干涸湖底以及干涸湖底周邊的農(nóng)耕造成的地表疏松土壤的影響,此時流域受到的是浮塵天氣影響,此時漂浮在流域大氣中的粉塵顆粒主要以沙塵形式存在,表現(xiàn)形式主要是粗模態(tài)的;冬季時期,北疆地區(qū)供暖燒煤導(dǎo)致大氣氣溶膠主要是以人為工業(yè)污染造成的氣溶膠為主,此時的氣溶膠顆粒則是以細(xì)模態(tài)的形式存在;無論是沙塵還是鹽塵,塵暴災(zāi)害的的發(fā)生總是離不開風(fēng)力的作用,對艾比湖流域而言,風(fēng)速是影響整個流域乃至北疆地區(qū)大氣氣溶膠變化的最為主要的因素;一般情況下,塵暴災(zāi)害發(fā)生時,大氣中的氣溶膠粒子對空氣中的水分反應(yīng)不明顯,主要表現(xiàn)出非親水性,但與一般的沙塵災(zāi)害所表現(xiàn)出來的特性不同,艾比湖鹽塵災(zāi)害發(fā)生時,粉塵中含有大量的源自艾比湖干涸湖底的可溶性鹽離子,這些可溶性鹽離子對大氣中空氣濕度反應(yīng)明顯,使得該地區(qū)大氣氣溶膠顆粒表現(xiàn)出一定的親水性。(4)在西風(fēng)環(huán)流大背景的影響下,咸海地區(qū)鹽塵的潛在擴(kuò)散方向主要是以東北,西南和南為主,向西北和東南方向擴(kuò)散的概率相對比較小;其中,向東北方向擴(kuò)散的距離是最遠(yuǎn)的,擴(kuò)散高度也最高,影響范圍甚至可以達(dá)到俄羅斯中部地區(qū);和東北方向的擴(kuò)散路徑相比,向西南方向的擴(kuò)散路徑發(fā)生高度和擴(kuò)散距離都相對較近,主要影響烏茲別克斯坦和土庫曼斯坦的大部分地區(qū),但此方向和高度發(fā)生的比例相對較高,說明咸海鹽塵主要影響范圍集中在此區(qū)域內(nèi);對艾比湖而言,在阿拉山口大風(fēng)的影響和推動下,該地區(qū)鹽塵災(zāi)害主要是影響其流域的東南方向,即精河至烏蘇一線,鹽塵顆粒主要以自西向東擴(kuò)散為主,擴(kuò)散的高度集中在3000m的范圍內(nèi),影響的范圍主要包括新疆境內(nèi)的精河縣-烏蘇市-奎屯市-沙灣縣-石河子市-昌吉市-烏魯木齊市-哈密等地區(qū)以及甘肅-內(nèi)蒙古-蒙古國-河北-遼寧等地區(qū),最終對華北地區(qū)造成一定程度的影響;43%的擴(kuò)散軌跡集中在1km高度范圍以內(nèi),對艾比湖周邊的博樂市、精河縣、托托鄉(xiāng)、烏蘇市產(chǎn)生較大影響,與降塵數(shù)據(jù)結(jié)合來看,雖然理論上鹽塵擴(kuò)散范圍遠(yuǎn),但仍然是對其周邊地區(qū)造成較為嚴(yán)重的影響。(5)整體來看,中亞地區(qū)氣溶膠抑制降水,但咸海周邊地區(qū)秋季呈現(xiàn)出促進(jìn)降水的趨勢,這是否和該區(qū)域下墊面狀態(tài)不同導(dǎo)致的區(qū)域氣溶膠顆粒存在差異有關(guān)還需要進(jìn)一步針對該區(qū)域進(jìn)行小尺度的研究;氣候?qū)邓男纬善鸬搅藳Q定性的作用,氣溶膠對降水的形成有影響,但并不起主導(dǎo)作用。
[Abstract]:The salt dust storm is a kind of natural weather phenomenon caused by wind erosion under the strong wind force of dry lake bottom , which is a special form of dust storm , and it is a common but long time neglected natural disaster . In recent years , there are some differences in the distribution capacity of the aerosol particles in the high - rise atmosphere . ( 3 ) The main causes of soil salination and salt dust disaster in the area are the main causes of soil salination and salt dust disaster in the area . The main factors of the airborne aerosol particle size are the coarse mode . In the winter period , the dust particles floating in the atmosphere of the North Xinjiang are mainly caused by artificial industrial pollution . In the case of the Aibi Lake basin , the dust contained a large amount of soluble salt ions from the dry lake bottom of the Lake , which is obviously influenced by the atmospheric humidity in the atmosphere , so that the aerosol particles in the area show some hydrophilicity . ( 4 ) Under the influence of the large background of the west wind circulation , the potential diffusion direction of salt dust in Xihai area is mainly in the north - east , southwest and south , and the probability of diffusion is relatively small in the north - east and south - east directions .

【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X513;P425.55

【參考文獻(xiàn)】

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1 邵思雅;張晶;周麗花;薛文fg;;基于Fu-Liou輻射傳輸模式和衛(wèi)星觀測資料的氣溶膠對全球地表太陽輻射影響的研究[J];資源科學(xué);2017年03期

2 郭樹江;楊自輝;王多澤;王強(qiáng)強(qiáng);張劍揮;張大彪;詹科杰;李易s，

本文編號：1359476