元天剛，陳思宇，康麗泰，陳子琦，羅 源，鄒 倩

（蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

1961—2010年中國北方沙塵源區(qū)沙塵強(qiáng)度時空分布特征及變化趨勢

元天剛，陳思宇，康麗泰，陳子琦，羅 源，鄒 倩

（蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

利用1961—2010年我國北方沙塵源區(qū)134個地面氣象站沙塵暴、揚(yáng)沙和浮塵發(fā)生頻率逐月資料，結(jié)合定義的沙塵指數(shù)，系統(tǒng)地分析了中國北方7大主要沙塵源區(qū)沙塵強(qiáng)度的時空分布特征及變化趨勢。結(jié)果表明：西部的塔克拉瑪干沙漠沙塵強(qiáng)度最高，多年平均沙塵指數(shù)高達(dá)235，其次是中部的阿拉善高原和鄂爾多斯高原沙漠群（182），東北部的呼倫貝爾沙地沙塵強(qiáng)度最小，多年平均沙塵指數(shù)僅為23?？傮w來看，近50 a來中國沙塵源區(qū)的沙塵強(qiáng)度呈明顯減小趨勢，沙塵指數(shù)在1972、1987 和2000年出現(xiàn)突變。其中，中部的阿拉善高原和鄂爾多斯高原沙漠群沙塵強(qiáng)度減小趨勢最為顯著（－6．3 a－1），其次是西部的塔克拉瑪干沙漠（－5．9 a－1）。EOF分析結(jié)果表明，中國北方沙塵源區(qū)各地的沙塵強(qiáng)度整體變化一致，塔克拉瑪干沙漠、阿拉善高原和鄂爾多斯高原沙漠群是沙塵強(qiáng)度變化中心；在此基礎(chǔ)上，東西部地區(qū)的沙塵強(qiáng)度呈明顯的反相變化；此外，中國北方沙塵源區(qū)的沙塵強(qiáng)度在1980年代后期發(fā)生顯著變化，沙塵指數(shù)至今處于較低值。

沙塵指數(shù)；時空分布；年際變化趨勢；塔克拉瑪干沙漠；阿拉善高原與鄂爾多斯沙漠群

元天剛，陳思宇，康麗泰，等．1961—2010年中國北方沙塵源區(qū)沙塵強(qiáng)度時空分布特征及變化趨勢［J］．干旱氣象，2016，34（6）：927－935，［YUAN Tiangang，CHEN Siyu，KANG Litai，etal．Temporal and Spatial Distribution Characteristicsand Change TrendsofDust Intensity in DustSource Regions of Northern China During 1961－2010［J］．Journal of Arid Meteorology，2016，34（6）：927－935］，DOI：10．11755／j．issn．1006－7639 （2016）－06－0927

引 言

作為對流層氣溶膠的主要成分，沙塵氣溶膠可以通過直接、間接和半直接效應(yīng)對整個地—?dú)庀到y(tǒng)產(chǎn)生重要影響。一方面，沙塵氣溶膠可通過直接散射和吸收短波輻射來改變地球系統(tǒng)輻射收支。另一方面，沙塵粒子可通過間接或半直接效應(yīng)來改變云的微觀物理過程，進(jìn)一步影響降水甚至整個水循環(huán)［1－22］。沙塵天氣還會引發(fā)一系列生態(tài)與環(huán)境問題，沙塵暴的風(fēng)蝕作用會加速地表荒漠化，進(jìn)而對干旱氣候產(chǎn)生影響［23－25］。沙塵中有毒物質(zhì)、病菌等可通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體且在體內(nèi)積累，損害人體器官，引發(fā)各種疾病。另外，沙塵暴可使大氣能見度降低，影響交通安全；通過沙埋、狂風(fēng)襲擊、降溫霜凍等方式，使農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)甚至絕收，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失［26－27］。因此，沙塵研究對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人類生活都至關(guān)重要。

中國每年有大量沙塵物質(zhì)被傳輸?shù)轿挥谙嘛L(fēng)向的日本、韓國，還可穿越太平洋傳播到美國、加拿大甚至北極地區(qū)［28－30］。為了更好地預(yù)報和預(yù)測沙塵天氣，需要對其特征分布及發(fā)生發(fā)展規(guī)律有一個清楚認(rèn)識。近年來，國內(nèi)外科學(xué)家利用地面、衛(wèi)星數(shù)據(jù)及數(shù)值模擬等手段在我國沙塵氣溶膠時空分布特征、變化趨勢、機(jī)制分析以及沙塵—?dú)夂颉鷳B(tài)環(huán)境相互作用等方面都取得了非常顯著的成果［31－39］。其中，地面觀測的沙塵資料因其觀測時間長、觀測地點(diǎn)密集等優(yōu)點(diǎn)一直被廣為使用［40－50］。一系列針對1950年代到20世紀(jì)末的研究［40－43］發(fā)現(xiàn)，我國北方沙塵暴和揚(yáng)沙日數(shù)總體呈下降趨勢，其中沙塵暴和揚(yáng)沙平均日數(shù)都是在1950年代最高，1960年代減少，1970年代又有所回升，1980年代再次開始減少，1990年代減小到最少。沙塵天氣日數(shù)的時空變化成因［44－45］主要是大氣環(huán)流的周期性變化，此外生態(tài)環(huán)境的整體惡化對沙塵天氣的產(chǎn)生仍起著積極作用。錢正安等［46］指出雖然中國北方地區(qū)沙塵暴在1950年代到20世紀(jì)末期間總體呈波動減少的趨勢，但2000年有回升現(xiàn)象，并預(yù)測未來可能將進(jìn)入新一輪沙塵暴活動的活躍期。最近研究［47－48］發(fā)現(xiàn)，21世紀(jì)初沙塵暴確實有所增加，然而相對于1960—1980年代仍偏少。已有研究大多是針對沙塵暴、揚(yáng)沙、浮塵3類沙塵事件單獨(dú)進(jìn)行討論，主要研究區(qū)域為塔克拉瑪干沙漠和內(nèi)蒙古戈壁沙漠地區(qū)，而對中國沙塵源區(qū)整體的沙塵強(qiáng)度及其變化趨勢的研究較少。

為了定量地反映沙塵源區(qū)沙塵強(qiáng)度的變化，Wang等［51］根據(jù)牛生杰等［52］對3類沙塵事件的觀測結(jié)果，定義了塔克拉瑪干沙漠的沙塵指數(shù)（TDI）和內(nèi)蒙古戈壁沙漠的沙塵指數(shù)（GDI）?？盗值龋?3］利用上述沙塵指數(shù)進(jìn)一步分析了歐亞大氣環(huán)流對中國北方春夏季沙塵天氣的影響，同時Kang等［54］也將該指數(shù)引入青藏高原沙塵強(qiáng)度的變化趨勢及其成因研究中。因此，本文利用長序列的沙塵觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合Wang等［51］定義的沙塵指數(shù)（Dust Index，DI），深入系統(tǒng)地分析1961—2010年中國7個主要沙塵源區(qū)沙塵強(qiáng)度的時空分布特征及其變化趨勢。

1 中國北方沙漠分區(qū)

我國沙塵天氣的發(fā)生區(qū)域主要集中在塔克拉瑪干沙漠、內(nèi)蒙古戈壁沙漠、巴丹吉林沙漠等廣大沙漠地區(qū)［50］。此外，東亞的沙漠和戈壁是東亞地區(qū)沙塵排放量和貢獻(xiàn)量的高值區(qū)，也是研究沙塵變化趨勢的代表性地區(qū)，對區(qū)域氣候具有重要影響［55－58］。綜合考慮沙塵事件發(fā)生頻數(shù)以及沙塵排放量2個因素，本文將沙漠及其附近地區(qū)作為研究區(qū)域，根據(jù)中國沙漠分布位置以及沙塵事件發(fā)生頻數(shù)的空間分布，將中國北方沙塵源區(qū)劃分為具有代表性的7大部分（表1）。

表1 中國北方7大主要沙漠分布區(qū)域Tab．1 Locations of seven main deserts in China

2 資料及方法

利用中國7個沙塵源區(qū)134個氣象站1961—2010年沙塵暴、揚(yáng)沙和浮塵日數(shù)逐月資料，該資料來自中國氣象局氣候資料中心。所選站點(diǎn)中缺測1 a、6 a和9 a的均有1個，缺測10 a的有2個，所有缺測數(shù)據(jù)均作為缺失值處理。

采用了Wang等［51］定義的沙塵指數(shù)進(jìn)行中國北方沙塵源區(qū)的沙塵強(qiáng)度研究，其公式為：

其中，F(xiàn)D、BD和DS分別是浮塵、揚(yáng)沙和沙塵暴出現(xiàn)的天數(shù)，單位：d。

3 結(jié)果分析

3．1 沙塵指數(shù)的時空分布

圖1給出1961—2010年中國北方沙塵源區(qū)年和季節(jié)平均沙塵指數(shù)分布。由圖1a可以看出，塔克拉瑪干沙漠（TD，區(qū)域1）沙塵強(qiáng)度最高，多年平均DI高達(dá)235，其次是阿拉善高原和鄂爾多斯高原沙漠群（AOP，區(qū)域4）和柴達(dá)木盆地沙漠（QB，區(qū)域3），多年平均DI分別為182和162，而呼倫貝爾沙地（HuS，區(qū)域7）沙塵強(qiáng)度最小，多年平均DI僅為23。從圖1b看出，春季TD的平均DI最大，約為118，其次為 AOP（92）和 QB（80），最小的是古爾班通古特沙漠（GTD，區(qū)域2）；夏季，TD的DI仍最大，QB的DI略大于AOP，中國東部地區(qū)科爾沁沙地（KS，區(qū)域6）的DI最小，甚至低于10；秋季，各沙漠區(qū)的DI相對較小，且差異最小，其中TD仍最高為28，AOP和QB的DI約為20；冬季，TD的DI繼續(xù)減小，而QB和AOP的DI較秋季有所升高，分別為45 和37，且超過TD（20）。此外還發(fā)現(xiàn)，TD和GTD、HuS的DI季節(jié)變化較為一致，DI自春、夏、秋、冬季依次減小，QB和AOP、渾善達(dá)克沙地（HS，區(qū)域5）的變化較為一致，DI春季最大、秋季最小，而KS的DI春季最大、夏季最小?？梢姡魃硥m源區(qū)的沙塵強(qiáng)度均是春季最大。

圖2給出我國北方沙塵源區(qū)不同季節(jié)平均沙塵指數(shù)的空間分布?？梢钥闯?，春季是我國沙塵頻發(fā)的季節(jié)［59］，沙塵源區(qū)春季沙塵強(qiáng)度最高，夏、冬、秋季依次減小。其中，春季TD、QB、AOP和HS的沙塵強(qiáng)度最大，所有站點(diǎn)的DI均在36以上；KS中西部的沙塵強(qiáng)度較高，而東北部相對較弱；GTD和HuS的DI較小，且分布較為均勻，基本在20以下。夏季，TD北部站點(diǎn)的DI低于南部，差值超過了20；AOP除西南和東北部DI＜5外，其他區(qū)域均在30以上；QB的外圍DI較高，而中部相對較低；KS和HuS大部分站點(diǎn)DI值在0～2范圍內(nèi)，而HS則相對較高，大多數(shù)站點(diǎn)DI在12左右；GTD的DI分布基本與春季相同。秋季，TD南部和AOP中西部的DI＞30，而我國東部的HS、HuS、KS和西北部GTD的DI均＜20。冬季，TD南部地區(qū)有個別站點(diǎn)DI在30以上，其余大多站點(diǎn)的DI＜20，而AOP地區(qū)DI＞30的站點(diǎn)較秋季增多，尤其是AOP的中南部地區(qū)更為明顯；QB的DI較秋季也有所增加，尤其是靠近AOP地區(qū)的站點(diǎn)，其DI＞30?？梢?，冬季AOP地區(qū)的沙塵事件影響最大。

圖1 1961—2010年中國北方7個沙塵源區(qū)年（a）和季節(jié)（b）平均沙塵指數(shù)分布Fig．1 Annual（a）and seasonal（b）average dust index（DI）in seven dust source regions of Northern China during 1961－2010

圖2 1961—2010年中國北方四季平均沙塵指數(shù)的空間分布（編號1—7為各沙塵源區(qū)，下同）Fig．2 The spatial distribution of DI in four seasons in Northern China during 1961－2010 （The number 1 to 7 represent seven dust source areas，the same below）

3．2 沙塵指數(shù)的變化趨勢

圖3給出1961—2010年中國北方7個沙塵源區(qū)沙塵指數(shù)的線性變化趨勢?？梢钥闯?，近50 a來我國7大沙塵源區(qū)的沙塵強(qiáng)度均呈顯著減小趨勢，且都通過了0．05的顯著性檢驗，中部AOP的DI減小速率最大（－6．3 a－1），其次是西部的TD（－5．9 a－1），東部的HuS最小（－0．8 a－1）。從不同季節(jié)DI線性變化趨勢的空間分布來看（圖4），除7個沙塵源區(qū)個別站點(diǎn)外，其余站點(diǎn)各季節(jié)DI的變化趨勢較為一致，中西部的TD、AOP和QB在各季節(jié)均為DI減小速率最快的地區(qū)（尤其是AOP），且大部分站點(diǎn)通過了0．05的顯著性檢驗，而東部HuS的DI變化趨勢未通過顯著性檢驗。春季，TD、AOP和QB絕大部分站點(diǎn)以及KS中部站點(diǎn)的DI線性變化趨勢＜－1．8 a－1，而GTD的線性變化趨勢最小，約為－0．3 a－1。夏季，TD、AOP和QB的DI線性變化趨勢＜－1．8 a－1的站點(diǎn)數(shù)量較春季略有減少，大部分站點(diǎn)的下降率較高，僅AOP西南部站點(diǎn)變化率較??；KS、HS的DI線性變化趨勢均較春季有所減弱，且前者下降速率較后者慢；GTD各站點(diǎn)的DI減小速率與春季相差不大。秋季，TD、AOP和QB的DI線性變化趨勢顯著減小，除少數(shù)站點(diǎn)DI的變化速率在－1．8～－1．5 a－1之間，其余大部分站點(diǎn)約為－0．6 a－1，其中TD南北差異較明顯，TD北部的速率約為－0．3 a－1，而南部的速率為－1．2 a－1左右，約為北部的4倍；其他地區(qū)DI的線性變化趨勢基本在－0．3～0 a－1范圍。冬季，各地區(qū)DI的減小速率較秋季有所差異，TD各站點(diǎn)DI的變化率差異仍較大，但整體較秋季有所減小，而QB和AOP各站點(diǎn)DI的減小速率有所增大，特別是AOP中部和南部的站點(diǎn)，其減小速率達(dá)－1．8 a－1。綜上可知，TD、AOP和QB作為我國主要沙塵源區(qū)，DI變化趨勢具有明顯的季節(jié)性特征，其中春季減小趨勢最明顯，夏季次之，TD在冬季減小速率最小，而AOP和QB在秋季減小速率最小。

圖3 1961—2010年中國北方7個沙塵源區(qū)DI的線性變化趨勢Fig．3 Linear change trends of DI in seven dust source regions of Northern China during 1961－2010

圖4 1961—2010年中國北方7個沙塵源區(qū)各站點(diǎn)DI線性變化趨勢的季節(jié)分布（實心圓通過了0．05的顯著性檢驗）Fig．4 Seasonal distribution of linear change trend of DI in seven dust source regions of Northern China during 1961－2010 （The solid circles passed the 0．05 confidence test）

3．3 沙塵指數(shù)的年際變化特征

圖5 1961—2010年中國北方7個沙塵源區(qū)DI距平的時間變化（黑線為DI距平月變化，紅線為DI距平年變化）Fig．5 Themonthly and annual variations of DIanomaly in seven dust source regions of Northern China during 1961－2010 （The black lines and red lines for themonthly and annual variation of DIanomaly，respectively）

為更直觀地對比不同沙塵源區(qū)的沙塵強(qiáng)度，圖5給出我國北方7個沙塵源區(qū)DI距平的月和年變化特征。總體看來，各沙塵源區(qū)DI距平的時間變化特征大致上可劃分為3類：（1）中西部沙塵源區(qū)，總體上TD、GTD、QB和AOP在1960—1980年代中期年平均DI為正距平，1980年代末以后為負(fù)距平。其中，1961—1980年距平值波動變化，1980年代中期距平值由正轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)，2000年以后DI處于穩(wěn)定高位的負(fù)距平。然而，這4個區(qū)域之間年平均DI距平變化也存在差異，主要表現(xiàn)在前期正距平階段。其中，TD年平均DI距平在1979年出現(xiàn)一峰值，之后開始緩慢下降，1987年距平值由正轉(zhuǎn)為負(fù)；GTD年平均DI距平在1970年代中期以前處于正負(fù)波動變化，且距平值較低，1970年代中期—1980年代中期正距平較高，之后于1987年距平值由正轉(zhuǎn)負(fù)；QB年平均DI正距平在1961—1980年處于較高階段，且期間出現(xiàn)了1次短暫的減小波動，1987年由正值變?yōu)樨?fù)值；AOP年平均DI距平在1965—1980年間處于較高值，波動幅度較其他沙源區(qū)大，且在1966年出現(xiàn)峰值（24），由正值轉(zhuǎn)為負(fù)值的時間仍為1987年。此外，從DI距平的月變化曲線發(fā)現(xiàn)，各沙塵源區(qū)DI主要由春季的DI決定，1980年代以前沙塵天氣頻發(fā)，春季沙塵天氣的DI也較高，而1980年代后春季和夏季DI減小最為顯著，幾乎與DI的年際變化同步。（2）東部沙塵源區(qū)，HS的 DI距平與其他6個區(qū)域不同，無明顯的階段性變化特征，且波動幅度很小，近50 a間距平值基本穩(wěn)定在0左右，1966年出現(xiàn)了峰值（20）。（3）最東部沙塵源區(qū)，KS、HuS的年平均DI距平可分為波動變化階段和穩(wěn)定階段。其中，KS年平均DI距平值在1961—1984年為正值，且在0～5之間變化，而HuS在1987年之前在－1～4之間浮動，二者變化都較小且距平值較其他區(qū)域低，整體由正值轉(zhuǎn)為負(fù)值的時間分別為1984年和1987年；1980年代末以后二者年平均DI較為穩(wěn)定，且距平值為較小的負(fù)值。

3．4 沙塵指數(shù)的EOF分析及t檢驗

為了進(jìn)一步展現(xiàn)我國北方沙塵源區(qū)沙塵強(qiáng)度的整體變化趨勢，對1961—2010年中國北方所有站點(diǎn)的DI進(jìn)行EOF分解，得到第1模態(tài)的方差貢獻(xiàn)最大，為65．0%，第 2模態(tài)的方差貢獻(xiàn)迅速減少，為9．0%，其余3個模態(tài)方差貢獻(xiàn)較?。ū砺裕Ｒ虼?，這里只給出前2個模態(tài)對應(yīng)的特征向量空間分布及時間變化系數(shù)（圖6）。如圖6a所示，第1特征向量場均為負(fù)值，說明近50 a我國30°N以北的地區(qū)沙塵強(qiáng)度的變化趨勢一致，AOP和TD是高值中心。結(jié)合對應(yīng)的時間系數(shù)（圖6b）發(fā)現(xiàn)，中國北方各沙塵源區(qū)DI在1961—1987年為高值期，尤其是在1960年代和1970年代較為顯著，1987年左右發(fā)生轉(zhuǎn)折，DI顯著減小，2000年以后處于低值期。

圖6 1961—2010年中國北方DI的EOF分解第1（a、b）、第2（c、d）特征向量場空間分布（a、c）及其對應(yīng)的時間系數(shù)變化（b、d）Fig．6 The spatial distribution（a，c）of the first（a，b）and second（c，d）eigenvector fields and variations of corresponding time coefficient（b，d）decomposed by EOF in Northern China during 1961－2010

圖6c顯示，第2模態(tài)的空間分布與第1模態(tài)有著明顯的差異，除內(nèi)蒙古以西的巴丹吉林沙漠、南部的毛烏素沙地和TD為正值外，其他地區(qū)基本為負(fù)值，這反映了東西部DI基本呈反相的分布特征，這在王存忠等［60］的研究中也得到了證實。結(jié)合對應(yīng)的時間系數(shù)（圖6d）可知，DI可能存在突變。為此，對1961—2010年的年平均DI進(jìn)行了5 a滑動t檢驗［61－62］。如圖7所示，1961—2010年t統(tǒng)計量有3處超過α＝0．05的顯著性水平臨界線，分別為1972年、1987年和2000年?？梢?，近50 a來中國北方7大沙塵源區(qū)沙塵強(qiáng)度發(fā)生了3次顯著突變，DI在1972年發(fā)生了由少到多的突變，之后在1987年發(fā)生了由多到少的突變，2000年再次出現(xiàn)了由多到少的顯著突變。結(jié)合圖5中TD、GTD、QB和 AOP主要沙塵源區(qū)年平均DI的距平變化，發(fā)現(xiàn)DI距平在1980年代后期由正值轉(zhuǎn)為負(fù)值，2001年出現(xiàn)了1次顯著減少趨勢，這與突變時間較為一致，且DI突變時間與沙塵暴和揚(yáng)沙的突變年份（分別為1985和1984年）較為符合［50］。

圖7 1961—2010年中國北方沙塵源區(qū)DI的5 a滑動t檢驗（虛線是α＝0．05的顯著性水平臨界線）Fig．7 The 5－year sliding t－test of DI in dust source areas of Northern China during 1961－2010 （The dotted lines for the critical lines with the 0．05 significance level）

氣象因素對中國沙塵源區(qū)沙塵強(qiáng)度變化的影響占主導(dǎo)地位［46］。大風(fēng)是起沙的動力條件。研究表明，我國西北地區(qū)大風(fēng)日數(shù)與沙塵暴頻數(shù)的正相關(guān)性極高，近40 a大風(fēng)日數(shù)的減少幾乎與沙塵暴的年代際變化同步［23］。降水量的變化通過改變地表植被覆蓋以及土壤濕度來抑制沙塵暴的發(fā)生。研究指出，中國西北地區(qū)在1987年左右發(fā)生了由暖干到暖濕的突變［63－64］。溫度變化與沙塵暴頻數(shù)呈反相關(guān)關(guān)系［65］，北半球在1970年代開始增溫，而中國地區(qū)在1980年代開始增溫［66］。北半球升溫的結(jié)果是引起了中緯度大氣溫壓結(jié)構(gòu)和對流層上層西風(fēng)環(huán)流特征的改變，從而導(dǎo)致溫帶氣旋的減弱；同時造成了冬春季節(jié)寒潮勢力的減弱。綜上所述，大風(fēng)減弱、降水量增加、氣溫升高是導(dǎo)致中國北方地區(qū)沙塵強(qiáng)度減弱的重要原因。

4 結(jié) 論

（1）TD是我國北方沙塵強(qiáng)度最高的地區(qū)，多年平均DI高達(dá)235；其次是AOP和 QB，多年平均DI分別為182和162；HuS是年平均 DI最小的地區(qū)。從季節(jié)分布上看，我國北方沙塵源區(qū)7個主要區(qū)域的沙塵強(qiáng)度均以春季最高，DI最小的季節(jié)不同區(qū)域略有差異。

（2）1961—2010年間我國北方7個主要沙塵源區(qū)的年平均DI整體均呈顯著下降趨勢。TD和GD是主要的沙塵強(qiáng)度變化中心，QB次之，變化較小的是HuS和GTD。就季節(jié)而言，春季中國北方各沙塵源區(qū)沙塵強(qiáng)度減小趨勢最為明顯，其余季節(jié)不同地區(qū)略有差異。近50 a中國北方沙塵源區(qū)DI在1972年發(fā)生由少到多的突變，沙塵事件頻發(fā)，1987年發(fā)生由多到少的突變，沙塵強(qiáng)度顯著減小，2000年再次出現(xiàn)由多到少的突變。

（3）我國北方7大沙塵源區(qū)DI年際變化特征大致可分為3類：中西部源區(qū)（TD、GTD、QB和AOP），該地區(qū)總體上在1960—1980年代前期年平均DI為波動的正距平，1980年代中期距平值由正變?yōu)樨?fù)，1990年代后負(fù)距平呈階段性下降，2000年代負(fù)距平更穩(wěn)定；東部源區(qū)（HS），該地區(qū)的年平均DI距平整體呈波動變化特征，且浮動很小，距平值基本穩(wěn)定在0左右，其中1966年距平達(dá)到峰值（20）；東部偏東源區(qū)（KS和HuS），該地區(qū)年平均DI距平變化可分為波動變化階段和穩(wěn)定階段，波動幅度小且距平值較其他區(qū)域低。

本文雖然對中國北方沙塵源區(qū)的沙塵強(qiáng)度變化特征進(jìn)行了較深入的分析，但是對于沙塵強(qiáng)度變化的原因只根據(jù)前人研究成果給予了簡單的解釋，詳細(xì)的原因?qū)⒃诮窈蟮难芯恐羞M(jìn)一步討論。

［1］Zhang X Y，An Z S，Cao J J．Dust emission from Chinese desert sources linked to variations in atmospheric circulation［J］．Geophysical Research Letters，1997，102：28041－28047．

［2］Qian Y，F(xiàn)u C B，Wang SY．Mineral dust and climate change［J］．Advance in Earth Sciences，1999，14（4）：391－394．

［3］Zhao T L，Gong SL，Zhang X P，etal．A Simulated Climatology of Asian Dust Aerosol and Its Trans－Pacific Transport．Part I：Mean Climate and Validation［J］．Journal of Climate，2006，19：88－103．

［4］Huang JP，Minnis P，Lin B，et al．Possible influences of Asian dust aerosols on cloud properties and radiative forcing observed from MODIS and CERES［J］．Geophysical Research Letters，2006，33：L06824．doi：10．1029／2005GL024724．

［5］Huang JP，Minnis P，Yi Y，et al．Summer dust aerosols detected from CALIPSO over the Tibetan Plateau［J］．Geophysical Research Letters，2007，34：L18805．

［6］Huang JP，Huang Z，Bi J，et al．Micro－pulse Lidar measurements of aerosol vertical structure over the Loess Plateau［J］．Atmospheric and Oceanic Science Letters，2008，1：8－11．

［7］Huang JP，Minnis P，Chen B，et al．Long－range transport and vertical structure of Asian dust from CALIPSO and surfacemeasurements during PACDEX［J］．Journal of Geophysical Research，2008，113：D23212．doi：10．1029／2008JD010620．

［8］Huang JP，Minnis P，Yan H，et al．Dust aerosol effect on semiarid climate over Northwest China detected from A－Train satellite measurements［J］．Atmospheric Chemistry and Physics，2010，10：6863－6872．

［9］Huang JP，F(xiàn)u Q，ZhangW，et al．Dustand Black Carbon in Seasonal Snow Across Northern China［J］．Bulletin of the American Meteorological Society，2011，92：175－181．

［10］Chen S，Huang JP，Zhao C，et al．Modeling the Transport and Radiative Forcing of Taklimakan Dust over the Tibetan Plateau：A case study in the summer of2006［J］．Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2013，118（2）：797－812．

［11］Chen S，Zhao C，Qian Y，et al．Regionalmodeling of dustmass balance and radiative forcing over East Asia using WRF－Chem ［J］．Aeolian Research，2014，15：15－30．

［12］陳思宇，黃建平，劉晶晶，等．利用MODIS和OMI資料研究中國半干旱地區(qū)沙塵氣溶膠對暖云的影響［J］．地球科學(xué)進(jìn)展，2010，25：188－198．

［13］Chen S，Huang JP，Qian Y，et al．Effects of aerosols on autumn precipitation over Mid－Eastern China［J］．Journal of TropicalMeteoroligy，2014，28（3）：339－347．

［14］Zhao C，Chen S，Leung L Y R，et al．Uncertainty in Modeling Dust Mass Balance and Radiative Forcing from Size Parameterization［J］．Atmospheric Chemistry and Physics，2013，13：10733－10753．

［15］Qian Y，Giorgi F，Huang Y，etal．Regional simulation of anthropogenic sulfur over East Asia and its sensitivity tomodel parameters ［J］．Tellus Series B－Chemical and Physics Meteorology，2001，53（2）：171－191．

［16］于杰，車慧正，陳權(quán)亮，等．2010—2012年我國西北地區(qū)沙塵個例氣溶膠特征分析［J］．氣象與環(huán)境科學(xué)，2016，39（2）：33－40．

［17］武威，顧佳佳，牛淑貞．2013年春季一次沙塵暴天氣成因分析［J］．氣象與環(huán)境科學(xué)，2014，37（4）：71－79．

［18］趙仕偉，胥永文，史燕，等．我國沙塵災(zāi)害遙感監(jiān)測研究與展望［J］．氣象與環(huán)境科學(xué)，2009，32（4）：65－68．

［19］孫強(qiáng)，范學(xué)花，夏祥鰲．華北地區(qū)氣溶膠垂直分布特征的觀測與分析［J］．氣象與環(huán)境科學(xué)，2016，39（1）：26－33．

［20］王金輝，劉海濤，王東，等．克州地區(qū)春季一次強(qiáng)風(fēng)沙天氣成因分析［J］．沙漠與綠洲氣象，2012，6（1）：41－45．

［21］高輝，劉蕓蕓，王勇．冬季風(fēng)異常對中國春季北方沙塵日數(shù)的影響［J］．高原山地氣象研究，2012，32（1）：18－21．

［22］趙海珍，買買提·阿布來提，巴特爾·巴克，等．庫爾勒市歷年沙塵天氣發(fā)生特性分析［J］．高原山地氣象研究，2012，32（3）：50－53．

［23］李耀輝，張書余．我國沙塵特征及其與干旱關(guān)系的研究進(jìn)展［J］．地球科學(xué)進(jìn)展，2007，22（11）：1169－1176．

［24］狄瀟泓，張新榮，劉新偉，等．甘肅省兩次強(qiáng)沙塵暴天氣對比分析［J］．干旱氣象，2014，32（1）：81－86．

［25］張強(qiáng)，胡隱樵，曹曉彥，等．論西北干旱氣候的若干問題［J］．中國沙漠，2000，20（4）：357－362．

［26］錢正安，胡隱樵，龔乃虎，等．“93．5．5”特強(qiáng)沙塵暴的調(diào)查報告及其分析［M］．北京：氣象出版社，1997：37－43．

［27］胡隱樵，光田寧．強(qiáng)沙塵暴發(fā)展與干颮線——黑風(fēng)暴形成的一個機(jī)理分析［J］．高原氣象，1996，15（2）：178－185．

［28］Uno I，Satake S，Carmichael GR，etal．Numerical study of Asian dust transport during the springtime of 2001 simulated with the ChemicalWeather Forecasting System（CFORS）model［J］．Journalof Geophysical Research，2004，109：D19S24．doi：10．1029／2003JD004222．

［29］Yumimoto K，Eguchi K，Uno I，et al．An elevated large－scale dust veil from the Taklimakan Desert：Intercontinental transport and three－dimensional structure as captured by CALIPSO and regional and globalmodels［J］．Atmospheric Chemistry and Physics，2009，9：8545－8558．

［30］Eguchi K，Uno I，Yumimoto K，et al．Trans－pacific dust transport：integrated analysis of NASA／CALIPSO and a global aerosol transportmodel［J］．Atmospheric Chemistry and Physics，2009，9：3137－3145．

［31］毛睿，龔道義．華北春季沙塵暴頻次與環(huán)流年際變率的相關(guān)分析［J］．高原氣象，2007，26（4）：1023－1030．

［32］Mao R，Gong D Y，Bao J，et al．Possible influence of Arctic Oscillation on dust storm frequency in North China［J］．Journal of Geographical Sciences，2011，21（2）：207－218．

［33］陳勇航，毛曉琴，黃建平，等．一次強(qiáng)沙塵輸送過程中氣溶膠垂直分布特征研究［J］．中國環(huán)境科學(xué)，2009，29（5）：449－454．

［34］劉沖，趙天良，熊杰，等．1991－2010年全國沙塵氣溶膠排放量氣候特征及其大氣環(huán)流影響因子［J］．中國沙漠，2015，35（4）：959－970．

［35］劉建慧，趙天良，韓永翔，等．全球沙塵氣溶膠源匯分布及其變化特征的模擬分析［J］．中國環(huán)境科學(xué)，2013，33（10）：1741－1750．

［36］Huang J，Ge J，Weng F．Detection of Asia dust storms usingmultisensor satellite measurements［J］．Remote Sensing of Environment，2007，110（2）：186－191．

［37］徐超，馬耀明．恒河流域和蒙古國南部AERONET站沙塵氣溶膠光學(xué)物理特性對比分析［J］．高原氣象，2013，32（4）：1000－1009．

［38］陳廣善，劉曉東，陳葆德．亞洲大陸2000－2002年春季大氣沙塵時空特征的數(shù)值模擬［J］．環(huán)境科學(xué)，2006，27（1）：1－8．

［39］王式功，王金艷，周自江，等．中國沙塵天氣的區(qū)域特征［J］．地理學(xué)報，2003，58（2）：193－200．

［40］王式功，董光榮，楊德保，等．中國北方地區(qū)沙塵暴變化趨勢初探［J］．自然災(zāi)害學(xué)報，1996，5（2）：86－94．

［41］周自江．近45年中國揚(yáng)沙和沙塵暴天氣［J］．第四紀(jì)研究，2001，21（1）：9－17．

［42］丁瑞強(qiáng)，王式功，尚可政，等．近45 a我國沙塵暴和揚(yáng)沙天氣變化趨勢和突變分析［J］．中國沙漠，2003，23（3）：306－310．

［43］Qian W H，Tang X，Quan L S．Regional characteristics of dust storms in China［J］．Atmospheric Environment，2004，38（29）：4895－4907．

［44］葉篤正，丑紀(jì)范，劉紀(jì)遠(yuǎn)，等．關(guān)于我國華北沙塵天氣的成因與治理對策［J］．地理學(xué)報，2000，55（5）：513－521．

［45］趙勇，李紅軍，何清．塔里木盆地沙塵天氣日數(shù)的變化及其與北大西洋濤動的聯(lián)系［J］．中國沙漠，2012，32（4）：1082－1088．

［46］錢正安，宋敏紅，李萬元．近50年來中國北方沙塵暴的分布及變化趨勢分析［J］．中國沙漠，2002，22（2）：106－111．

［47］陳億，尚可政，王式功，等．21世紀(jì)初中國北方沙塵天氣特征及其與地面風(fēng)速和植被的關(guān)系研究［J］．中國沙漠，2012，32（6）：1702－1708．

［48］楊靜．中國北方1960－2007年沙塵暴特征及其自然影響因子關(guān)系探討［D］．蘭州：蘭州大學(xué)，2015．

［49］韓蘭英，張強(qiáng)，郭鈮，等．中國西北地區(qū)沙塵天氣的時空位移特征［J］．中國沙漠，2012，32（2）：444－457．

［50］王勁松，任余龍，陶建紅，等．中國西北及青藏高原沙塵天氣演變特征［J］．中國環(huán)境科學(xué)，2008，28（8）：714－719．

［51］Wang X，Huang J，JiM，etal．Variability of East Asia dustevents and their long－term trend［J］．Atmospheric Environment，2008，42：3156－3165．

［52］牛生杰，孫繼明，陳躍，等．賀蘭山地區(qū)春季沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度的觀測分析［J］．高原氣象，2001，20（1）：82－87．

［53］康林，季明霞，黃建平，等．歐亞大氣環(huán)流對中國北方春季沙塵天氣的影響［J］．中國沙漠，2013，33（5）：1453－1460．

［54］Kang L，Huang J，Chen S，etal．Long－term trendsof dustevents over Tibetan Plateau during 1961－2010［J］．Atmospheric Environment，2015，125：188－198．

［55］熊杰．全球主要沙塵源區(qū)分布及其沙塵氣溶膠變化特征的模擬分析［D］．南京：南京信息工程大學(xué)，2013：24－26．

［56］方小敏，韓永翔，馬金輝，等．青藏高原沙塵特征與高原黃土堆積：以2003－03－04拉薩沙塵天氣過程為例［J］．科學(xué)通報，2004，49（11）：1084－1090．

［57］Zhang X Y，Gong SL，Zhao T L，etal．Sources of Asian dustand role of climate change versus desertification in Asian dust emission ［J］．Geophysical Research Letters，2003，30（24）：2272．Doi：10．1029／2003GL018206．

［58］李富剛，李侖格，林春英，等．西北地區(qū)氣溶膠的源和匯與沙塵暴研究綜述［J］．中國沙漠，2008，28（3）：586－591．

［59］郭萍萍，楊建才，殷雪蓮，等．甘肅省春季一次連續(xù)浮塵天氣過程分析［J］．干旱氣象，2016，33（2）：303－309．

［60］王存忠，牛生杰，王蘭寧．中國50年沙塵暴變化特征［J］．中國沙漠，2010，30（4）：933－939．

［61］符涂斌，王強(qiáng)．氣候突變的定義和檢測方法［J］．大氣科學(xué)，1992，16（4）：482－492．

［62］魏鳳英．現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預(yù)測技術(shù)［M］．北京：氣象出版社，1999：42－66．

［63］沙比提，買買提，歡樂希，等．1961－2014年烏魯木齊地區(qū)氣候特征及干濕區(qū)變化［J］．干旱氣象，2016，34（3）：448－455．

［64］施雅風(fēng)，沈永平，胡汝驥．西北氣候由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型的信號、影響和前景初步探討［J］．冰川凍土，2002，24（3）：199－225．

［65］Zhu C Y，Wang B，Qian W H．Why do dust storms decrease in northern China concurrently with therecentglobalwarming［J］．Geophysical research letters，2008，35：L18702．Doi：10．1029／2008GL034886．

［66］丁一匯，戴曉蘇．中國近百年來的溫度變化［J］．氣象，1994，20（12）：19－26．

Temporal and Spatial Distribution Characteristics and Change Trends of Dust Intensity in Dust Source Regions of Northern China During 1961－2010

YUAN Tiangang，CHEN Siyu，KANG Litai，CHEN Ziqi，LUO Yuan，ZOU Qian

（College of Atmospheric Sciences，Lanzhou University，Lanzhou 730000，China）

Based on themonthly dust days data of dust storm，floating dust and blowing dust at 134 surface weather stations in dust source regions of Northern China during 1961－2010，the spatial and temporal distribution characteristics and variation trends of dust intensity in seven major dust source regions of China were systematically analyzed by using the dust index（DI）．The results showed that the dust intensity in Taklimakan Desertwas the highest，with annualmean DIof235，and then followed by Alashan Plateau and Ordos Plateau deserts，with annualmean DIof182，while the least of dust intensity appeared in Hulunbeier Sand－land in northeast China，DIwas only 23．In general，the dust intensity in seven dust source regions of Northern China decreased obviously in recent50 years，and themutation of DIoccurred in 1972，1987 and 2000，respectively．Especially，the dust intensity in Alashan Plateau and Ordos Plateau desert region and Taklimakan Desert decreased significantly during 1961－2010，and the change rates of DI were －6．3 a－1and－5．9 a－1，respectively．Meanwhile，EOF results showed that the change trends of DI in Northern Chinawere consistent as a whole，and that in western China was opposite to eastern China，the higher change centers located in Taklimakan Desert and Alashan Plateau and Ordos Plateau region．Besides，the dust intensity in Northern China had changed significantly in the later 1980s，and so far DI has been still in a lower value．

dust index；temporal and spatial distribution；seasonal and annual variation；Taklimakan Desert；Alashan Plateau and Ordos Plateau deserts

1006－7639（2016）－06－0927－09

10．11755／j．issn．1006－7639（2016）－06－0927

P445．4

A

2016－05－30；改回日期：2016－09－05

國家自然科學(xué)基金（41405003）資助

元天剛，男，主要從事沙塵地面觀測和數(shù)值模擬研究．E－mail：yuantg14＠lzu．edu．cn

陳思宇，女，博士，主要從事沙塵地面觀測和數(shù)值模擬研究．E－mail：chensiyu＠lzu．edu．cn