中國(guó)北方沙塵暴災(zāi)害形成機(jī)理與荒漠化防治研究.pdf

1、沙塵暴是在特定的地理環(huán)境和下墊面條件下，由特定的大尺度環(huán)流背景和天氣系統(tǒng)所誘發(fā)的災(zāi)害性天氣，主要發(fā)生在沙漠及其臨近的干旱與半干旱地區(qū)。沙塵暴的頻頻發(fā)生是草原退化、土地荒漠化的指示器、加速器和催化劑，也是生態(tài)環(huán)境惡化的重要標(biāo)志，具有重要的警示作用。世界范圍內(nèi)沙塵暴多發(fā)區(qū)位于中亞、北美、中非和澳大利亞，我國(guó)主要分布在西北及華北大部分地區(qū)，屬于中亞沙塵暴區(qū)的一部分，是全球現(xiàn)代沙塵暴的頻發(fā)區(qū)之一。 開(kāi)展對(duì)沙塵暴及其災(zāi)害的深入研究對(duì)我國(guó)生

2、態(tài)環(huán)境建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展，以及防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)對(duì)氣候變化具有非常重要的意義。鑒于此，論文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外沙塵暴研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)的回顧和歸納，提出了論文的研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)。然后，將地面氣象資料、遙感資料、以及其他有關(guān)資料與數(shù)值模式相結(jié)合，研究了中國(guó)北方沙塵暴時(shí)空分布的特征；分析了影響沙塵暴發(fā)生發(fā)展的主要因素及其相互關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，探討了沙塵暴災(zāi)害形成機(jī)理及其內(nèi)在規(guī)律：研究了植被參數(shù)變化對(duì)沙塵起沙影響機(jī)理；通過(guò)對(duì)現(xiàn)有沙塵暴防治方法與政策的分析，提出

3、了現(xiàn)有方法和政策所存在的弊端，探討了我國(guó)防治沙塵暴的體制機(jī)制，提出了新的防治沙塵暴災(zāi)害的對(duì)策方案。主要研究結(jié)論如下： 1.沙塵暴既是自然災(zāi)害，也是人為災(zāi)害，同時(shí)也是環(huán)境災(zāi)害(生態(tài)災(zāi)害)。我國(guó)北方大風(fēng)頻繁(尤其是春季)，客觀上為沙塵暴的發(fā)生、發(fā)展和強(qiáng)度變化提供了動(dòng)力條件；長(zhǎng)期干旱的背景和脆弱的自然生態(tài)環(huán)境，加之沙質(zhì)地表廣闊，以及獨(dú)特的地形、地貌，成為有利于沙塵暴天氣的孕災(zāi)環(huán)境；隨著人口增加和人類(lèi)對(duì)土地資源和水資源的不合理利用，對(duì)沙

4、塵暴的發(fā)生具有加強(qiáng)作用，人類(lèi)活動(dòng)的干擾已逐漸成為沙塵暴頻發(fā)的重要促發(fā)因素?？傊?，沙塵暴及其強(qiáng)度變化是氣候因子(風(fēng))、環(huán)境因子和人類(lèi)活動(dòng)共同作用的產(chǎn)物。 2.中國(guó)沙塵暴空間格局總體呈西南一東北分異。中國(guó)沙塵暴發(fā)生發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域在西北，并相對(duì)集中分布在新疆南部、西藏北部、青海中西部、內(nèi)蒙中西部、甘肅、寧夏、陜西北部、山西北部、河北北部及河南部分地區(qū)。災(zāi)害發(fā)生的最大、最小年份和多年平均狀況的影響界線分布基本一致，只是影響程度不同。

5、 沙塵暴影響重度區(qū)域從11月一直延續(xù)到次年6-7月，時(shí)間跨度很長(zhǎng)，按年內(nèi)變化趨勢(shì)可以分為三種類(lèi)型和兩個(gè)過(guò)渡帶。影響較嚴(yán)重的省份達(dá)14個(gè)省(直轄市、自治區(qū))，影響面積達(dá)624萬(wàn)平方公里，占我國(guó)國(guó)土面積的65％，重災(zāi)區(qū)主要分布于西藏、新疆、內(nèi)蒙、甘肅、青海和寧夏一帶。 近40-50年來(lái)，我國(guó)北方沙塵暴天氣總體呈下降趨勢(shì)，有四個(gè)區(qū)域呈上升趨勢(shì)，范圍比較小，分別是北疆西部，以昭蘇為中心：青海西北部，以芒崖為中心：青海東部，以興海為中

6、心；內(nèi)蒙古中部，以朱日和為中心。盡管沙塵暴頻次總體上在降低，但強(qiáng)度在增加，近年來(lái)有增強(qiáng)的趨勢(shì)。 內(nèi)蒙古的荒漠區(qū)沙塵暴發(fā)生頻率高于草原區(qū)和農(nóng)業(yè)區(qū)，農(nóng)業(yè)區(qū)的沙塵暴下降趨勢(shì)比較明顯，農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)的沙塵暴年變率較大，證明沙塵暴發(fā)生頻率受下墊面生態(tài)環(huán)境狀況的影響。朱日和是內(nèi)蒙古沙塵暴發(fā)生頻繁的站點(diǎn)。3.中國(guó)北方沙塵災(zāi)害是氣象條件、生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)活動(dòng)共同作用的結(jié)果。沙塵暴發(fā)生日數(shù)和持續(xù)時(shí)間與四季的降水、溫度、植被覆蓋度和大風(fēng)日數(shù)具有很好的相關(guān)

7、性。其中，與降水量和植被覆蓋度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與大風(fēng)日數(shù)和溫度呈正相關(guān)關(guān)系；特別是，上年夏季和本年春季的降水量，以及上年夏季的植被覆蓋度和本年春季的溫度相關(guān)程度最為顯著。降水和溫度主要通過(guò)影響地表植被覆蓋度來(lái)影響區(qū)域沙塵暴的發(fā)生頻率和持續(xù)時(shí)間。沙塵暴的頻繁發(fā)生主要是由于降水的持續(xù)減少，使地表干燥及植被覆蓋度降低造成的。 影響春季、全年沙塵暴日數(shù)和年沙塵暴持續(xù)時(shí)間的各因子中，植被覆蓋度的周期變化是影響沙塵暴頻率的重要影響因子，其次是

8、大風(fēng)日數(shù)和降水量的影響，溫度對(duì)沙塵暴的影響是最小的，但也是不可忽視的因子。 大風(fēng)日數(shù)和溫度組成沙塵暴產(chǎn)生的動(dòng)力因子，植被覆蓋度和降水組成沙塵暴形成和搬運(yùn)的阻力因子。動(dòng)力因子遠(yuǎn)低于阻力因子，阻力因子是沙塵暴產(chǎn)生的內(nèi)因所在，而動(dòng)力因子是外因，當(dāng)植被覆蓋差，降水少，達(dá)到了沙塵暴發(fā)生的臨界狀態(tài)時(shí)，動(dòng)力因素才能成為沙塵暴產(chǎn)生和搬運(yùn)的主導(dǎo)因子，從而影響沙塵暴的產(chǎn)生和發(fā)展。可見(jiàn)，改善北方干旱半干旱地區(qū)的植被覆蓋，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，是控制沙塵暴之根

9、本。4.影響我國(guó)沙塵暴的沙源和移動(dòng)路徑。影響我國(guó)沙塵暴天氣的主要沙源是起源蒙古國(guó)南部的戈壁地區(qū)，在途徑我國(guó)北方沙漠或沙地時(shí)得到加強(qiáng)或補(bǔ)充，其次是我國(guó)境內(nèi)沙源所致。影響我國(guó)沙塵天氣的路徑主要分為三類(lèi)：即偏西路徑、西北路徑和偏北路徑。 影響北京地區(qū)的沙塵暴路徑主要是北方路徑和西北路徑，北方路徑：內(nèi)蒙古烏蘭察布盟和錫林郭勒盟西部→渾善達(dá)克沙地→張家口→北京；西北路徑：新疆東北部至內(nèi)蒙古阿拉善盟北部→河西走廊→賀蘭山分為南北兩路→分別經(jīng)

10、毛烏素沙地和烏蘭布和沙漠→包頭、呼和浩特→張家口→北京。北京沙塵暴的主要沙塵來(lái)源為新疆東北部、阿拉善高原、鄂爾多斯、陰山北坡、渾善達(dá)克沙地和壩上高原，只有這些地區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到改善，才能減緩沙塵暴對(duì)華北地區(qū)的影響。 5.土地退化、草原沙化，植被覆蓋度下降是沙塵暴發(fā)生發(fā)展的指示器、加速器和催化劑。土地利用/覆蓋格局的變化，以及土地退化、荒漠化帶來(lái)的植被覆蓋度下降，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境安全水平大幅下降，是沙塵暴發(fā)生發(fā)展的指示器、加速器和催化

11、劑。研究結(jié)果也表明，土地利用/覆蓋變化及植被覆蓋度與沙塵暴頻次和強(qiáng)度變化有著顯而易見(jiàn)的耦合關(guān)系，因此，遏制沙塵災(zāi)害的治本辦法，不在于治理沙塵暴本身，而在于消除產(chǎn)生土地退化、生態(tài)安全下降的社會(huì)原因，處理好發(fā)展與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的關(guān)系。 6.采用沙塵天氣集成數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并與國(guó)家氣象中心T213全球業(yè)務(wù)模式的嵌套，將T213模式的分析和預(yù)報(bào)結(jié)果為沙塵天氣數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)提供初始場(chǎng)和側(cè)邊界資料，著重從葉面積指數(shù)變化和植被覆蓋度變化對(duì)風(fēng)蝕起沙影

12、響進(jìn)行數(shù)值模擬研究，進(jìn)一步探討了植被參數(shù)變化對(duì)沙塵起沙的內(nèi)在機(jī)理。 7.分析了人類(lèi)活動(dòng)對(duì)中國(guó)北方荒漠化的影響。幾千年來(lái)，特別是近代以來(lái)，由于人類(lèi)人口數(shù)量的增加和人類(lèi)活動(dòng)增多，加劇了北方荒漠化的蔓延，并成為造成荒漠化的不斷發(fā)展的主要原因。而人類(lèi)活動(dòng)主要是通過(guò)對(duì)水資源、植被、土壤和氣候等方面加劇了我國(guó)西北地區(qū)荒漠化問(wèn)題。 8.引入市場(chǎng)機(jī)制，吸引社會(huì)力量，建立以企業(yè)為主體的中國(guó)北方荒漠化防治模式。研究提出，在現(xiàn)階段，我國(guó)可以通