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过程工程学报 2009年第S2期9卷 101-106页

作者：覃伟民袁中新刘丛强中山大学环境工程研究所台湾高雄80424 中国科学院地球化学研究所贵州贵阳550002

为探讨亚洲沙源地可能经风卷扬后,透过大气长程传输的PM2.5-10沙尘微粒同位素特征,于2004年3~4月及2005年9月期间在内蒙古自治区的腾格里沙漠、毛乌素沙漠、浑善达克沙地、科尔沁沙地采集到17个代表性土壤样本,并依地理位置将腾格里沙... 详细信息

为探讨亚洲沙源地可能经风卷扬后,透过大气长程传输的PM2.5-10沙尘微粒同位素特征,于2004年3~4月及2005年9月期间在内蒙古自治区的腾格里沙漠、毛乌素沙漠、浑善达克沙地、科尔沁沙地采集到17个代表性土壤样本,并依地理位置将腾格里沙漠、毛乌素沙漠划分为西区;而将浑善达克沙地、科尔沁沙地划分为东区,再藉由风力再悬浮法将沙尘重新悬浮于空气中,并以双粒径分道采样器进行悬浮微粒采样.采集主要影响下风区域的PM2.5-10沙尘样本,以NuPlasma型液离子源质谱仪进行87Sr/86Sr比值特征分析,初步建立沙源地中沙尘微粒PM2.5-10的源谱特性,并配合沙源地化学指纹特征与Sr同位素的影响变化,进行相关性分析探讨.研究结果表明,东、西两区沙尘微粒PM2.5-10的Sr与Ca含量具有良好的正相关性.此外,东、西区两地沙漠地的Sr同位素特征具有显着差异,其中西区毛乌素沙漠的沙尘样本变异量最大;而东区浑善达克沙地及科尔沁沙地的沙尘样本具有相似的Sr同位素表土特征,两地的变异量皆最小,就地理位置而言,推测两处沙地的形成可能与邻近的山脉有关.

关键词：亚洲沙尘源区 PM2.5-10悬浮微粒 Sr同位素沙尘源谱

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生物结皮对于亚洲沙尘暴起沙机制的影响与研究

生物结皮对于亚洲沙尘暴起沙机制的影响与研究

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作者：张健中国气象科学研究院

学位级别：硕士

沙尘暴是一种影响全球的灾害性天气现象,也是东亚春季的一种灾害性天气现象。为了确保沙尘暴预报的精度,准确的下垫面信息是非常重要的。影响起沙的下垫面信息中的一个关键因子就是干旱半干旱地区的地表结皮,尤其是生物结皮,但现在的起... 详细信息

沙尘暴是一种影响全球的灾害性天气现象,也是东亚春季的一种灾害性天气现象。为了确保沙尘暴预报的精度,准确的下垫面信息是非常重要的。影响起沙的下垫面信息中的一个关键因子就是干旱半干旱地区的地表结皮,尤其是生物结皮,但现在的起沙机制中普遍都没有考虑该因素的影响。其根本原因之一是因为目前还没有可用于起沙模式的覆盖沙尘源区的生物结皮分布情况,另外一个原因是结皮对起沙的影响还缺少定量的研究。所以为了研究结皮对起沙的影响,本文利用2000-2019年20年的MODIS卫星地表反射率数据,对中亚和东亚沙尘暴源区生物结皮分布情况进行反演,并从结皮覆盖率与地表粗糙度和沙通量的关系研究了生物结皮对沙尘源区起沙能力的影响。本文的研究结果表明,生物结皮在中亚和东亚沙尘源区分布广泛。研究发现,中亚沙漠生物结皮覆盖率可达约19.8%,戈壁沙漠的结皮覆盖率可达23.1%,中国沙漠的结皮覆盖率可达17.3–32.8%。而从时间变化特征来看,生物结皮在00沙尘盛行年到10沙尘盛行年间的变化可分为两种趋势,且以蓝藻结皮表征。一种是以中亚沙漠为典型,就是沙漠化程度高的区域蓝藻结皮减少,沙漠化程度低的蓝藻结皮增加,表现了环境的恶化趋势。另一种是以浑善达克,科尔沁沙地为典型,就是沙漠化程度略低的区域蓝藻结皮减少,沙漠化程度略高的区域蓝藻结皮增加,表现了环境的改善趋势。分析不同沙漠在00沙尘盛行年到10沙尘盛行年间的变化原因,发现中亚沙漠生物结皮的减少与中亚荒漠化加重具有一致性。而在戈壁沙漠由于气候变化与人类活动的共同影响,生物结皮受到了破坏。与戈壁沙漠相反,在中国由于退耕还林与退牧还草政策的实施,生物结皮覆盖率明显改善,尤其是准格尔盆地和毛乌素沙漠,起沙已经很少。总而言之,生物结皮覆盖情况受自然变化和人类土地利用方式影响,但是随时间变化较缓。在获得生物结皮覆盖率的基础上,本研究定量研究了生物结皮对于起沙的影响。研究发现,生物结皮使东亚沙尘暴源区粗糙度提高了约0.14-0.62 mm,从00沙尘盛行年到10沙尘盛行年,国外沙漠粗糙度增量在减少,而国内粗糙度增量在增加,显示了国内生物结皮抑制能力的增加。且地表粗糙度与地衣结皮覆盖率呈正相关关系,相关系数可达0.78。生物结皮对水平沙通量的抑制倍数为约2.2到26.6,垂直沙通量的抑制倍数约为1.7到2.9,结皮起沙抑制效果明显,且抑制效果随时间变化不很明显。所有这些研究结果显示,在沙尘暴数值预报模式的起沙机制中应考虑生物结皮的影响,以获得更为准确的起沙精度。

关键词：生物结皮反演起沙机制亚洲沙尘源区卫星反演

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