丰华;刘植;李平原;刘秀铭;吕镔;赵国永;马明明;郭晖;陈渠
【摘 要】Receiving growing concerns in recent years,global climate change has grown from a scientific and environmental issue into an international political issue,which will be related to the long-term developments of international community.This paper summarizes trends and regional differences of dust storm frequency in recent China,and discusses responding mechanism of the frequency to global climate change.The study finds a negative correlation between the dust storm frequency in China and the change of global temperature.Overall,the frequency of dust storms in China decreases in recent years,going with an increasing trend of temperature in China,which is possibly one of the secondary fluctuations in the general trend of global cooling.%近年来人们对全球气候变化的问题尤为关注,因为,如今气候变化不仅仅是科学问题、环境问题,还是一个国际政治问题、经济问题,事关社会的长远发展.本研究以沙尘暴为切入点,在前人研究的基础上,总结了近年来沙尘暴及沙尘天气发生频率的变化趋势及其地域性差异,并进一步讨论了沙尘暴发生频率变化趋势与温度 变化的响应机制,认为沙尘暴发生频率变化与气温变化呈负相关关系.近年来中国沙尘暴发生频率呈整体下降趋势,表明近年来中国气温有整体升高的趋势,这可能是全球变冷大趋势中的次级波动.
肾b超【期刊名称】广州市积分制入户管理办法《亚热带资源与环境学报》
【年(卷),期】2012(007)001
【总页数】7页(P76-82)
【关键词】沙尘暴;气候变化;环境问题;次级波动
高大权【作 者】丰华;刘植;李平原;刘秀铭;吕镔;赵国永;马明明;郭晖;陈渠
【作者单位】兰州大学西部环境教育部重点实验室,兰州730000;兰州大学西部环境教育部重点实验室,兰州730000;兰州大学西部环境教育部重点实验室,兰州730000;兰州大学西部环境教育部重点实验室,兰州730000／福建师范大学地理科学学院,福州350007／Macquane大学环境与地理系,澳大利亚悉尼NSW2109;兰州大学西部环境教育部重点实验
室,兰州730000;兰州大学西部环境教育部重点实验室,兰州730000;兰州大学西部环境教育部重点实验室,兰州730000;兰州大学西部环境教育部重点实验室,兰州730000;兰州大学西部环境教育部重点实验室,兰州730000
【正文语种】中 文
【中图分类】P467
全球气候变化与荒漠化、生物多样性一起构成当今世界与人类生存相关的三大科学前沿课题，已受到了广泛的关注．很多学者利用黄土－古土壤、氧同位素、树木年轮、生物化石、孢粉等自然记录和历史统计年鉴相关记录，对中国气候环境变化做了大量的研究工作．每年入春以来，中国北方的沙尘暴及沙尘天气就会频繁发生，严重影响居民的日常生活，甚至给国民经济造成损失．沙尘暴会加速土地荒漠化，同时土地荒漠化发展到一定程度又会促使沙尘暴频频发生．沙尘暴是沙暴和尘暴两者兼有的总称．《地面气象观测规范》［1］有沙尘暴的具体定义，指出沙尘天气发生时常常伴随有大风，且风力较大，卷带着地面沙尘而充斥在空气中，使得大气浑浊，水平能见度低且小于1 km．因此沙尘暴是干旱和沙漠化气候环境的产物，而沙尘暴频频发生是生态环境恶化的标志之一．国外从上世
纪20年代起就开始了沙尘暴时空分布、成因与结构以及监测与对策方面的研究．中国的沙尘暴主要分布在西北及华北地区，从20世纪70年代开始很多学者对沙尘天气进行研究．自1993年5月5日中国西北地区的特强沙尘暴天气发生后，沙尘暴问题引起了中国政府和科学工作者们的高度重视．为推动沙尘暴研究，1993年9月在兰州召开了“首届全国沙尘暴天气研讨会”．特别是2000年春季以来，由于沙尘暴发生次数的明显增多，引起了全民的广泛关注．因此，对沙尘暴发生的气候、环境、成因机制及变化趋势的研究尤为重要．周自江利用1954—2000年中国大陆681个站的观测资料，分析了近47 a中国沙尘暴的时空分布特征，指出沙尘暴发生频率在绝大多数地区呈整体下降趋势［2］;钱正安等利用1952—2000年间中国西北及华北的强及特强沙尘暴资料进行了分析，指出沙尘暴在20世纪60—70年代波动上升，80—90年代明显减少，但是2000年以来又急剧增加［3］;冯永忠等以中国西北地区213个气象台站1951—2005年沙尘暴监测资料为依据，统计了沙尘暴发生的时空变化规律，表明西北地区55 a来沙尘暴发生频次呈逐年上升趋势［4］;王宁练初步分析了冰芯记录和红碱淖湖泊记录中较长尺度的有关沙尘天气发生频率的指标变化，揭示出中国北方20世纪沙尘天气的发生频率呈减少趋势，并指出在青藏高原北部大气尘埃荷载变化与δ18O值之间呈显著负相关［5］;张自银等依据冰芯、树木年轮等自然记录和历史文献记录，在
十年尺度及百年尺度上分析了中国北方不同地区近2 000 a的沙尘事件及其与气候变化的关系［6］．本研究对中国目前发表的有关沙尘暴变化规律的文章进行归纳整理，从宏观角度上初步探讨了沙尘暴变化趋势所反映的气候变化，并从中寻求中国气候的变化趋势．
中国沙尘暴一般发生在北方，其影响范围却可以波及到很远的距离．根据前人研究结果，将沙尘(暴)频发区域划分为干旱区西部、干旱区东部及半干旱区［6-8］ (图 1)．
王宁练在进行高原冰芯尘埃记录的研究中指出，研究区域中冰芯阴阳离子记录和大气尘埃及沙尘有很好的相关关系，可以用来指示大气尘埃和沙尘的变化［5］．张自银等分析了干旱区西部近2 000 a来温度、降水和大气沙尘的变化情况［6］(图2)．Ca2+和Mg2+含量变化可作为大气尘埃含量变化的替代指标［10-11］．近2 000 a以来沙尘指标 (古里雅冰芯Ca2+和Mg2+含量)整体呈降低的趋势，而温度指标 (古里雅冰芯δ18O以及积累量)呈增加的趋势，即沙尘指标与温度指标有明显的负相关关系．在具体的分析过程中，分别在十年尺度 (R1)及百年尺度(R2)上的温度与降水对沙尘事件发生的影响做了相关分析 (表1)．在干旱区西部，利用青藏高原古里雅冰芯的 Ca2+和 Mg2+含量作为大气尘埃含量变化的代用指标，它与温度指标不论在十年还是百年尺度上，都表现为显著的负相关，而与降水指标
的相关性则很低;干旱区东部温度及降水和冰芯微粒含量沙尘指标的相关性与干旱区西部相似，但是百年尺度上的负相关关系较十年尺度上的相关性显著，且温度与冰心微粒含量的相关性要高于降水指标;在半干旱区，降水指标及温度指标与沙尘频数都表现为负相关关系，只是降水指标较温度指标更为显著．因此，降水和温度对沙尘暴的影响虽然存在区域性，但是温度对于沙尘暴的影响尤为显著，且呈负相关关系．
图3是近50 a来马兰冰芯中污化层厚度比率变化 (图3a，5 a平均值)与春季沙尘天气发生频率变化 (图3b)及全国沙尘暴发生频率变化 (图3c)特征，表现为在波动中逐渐降低的趋势．器测资料显示，最近50 a中国北方呈增温的趋势，揭示出温度的升高可能抑制了沙尘暴的发生，这与张自银所选用的沙尘代用指标Ca2+及Mg2+离子所反映的变化趋势一致．
沙尘暴的研究主要以其出现日数作为定量表征指标，依规定［1］，日界为20:00时，当某一次扬沙或沙尘暴过程跨越20:00时，按2个出现日计算;当某一日扬沙或沙尘暴过程出现2次或以上时，按一个出现日计算．
从表2和图4可以看出，近45 a中国北方大部分地区扬沙和沙尘暴日数虽然区域是增加的，但是北方大部分地区是以减少为主的，这与中国近年来北方温度呈增加的趋势相一致．对
橙书包公益项目>歌王dvd于区域沙尘暴日数呈现增加趋势的地区所占面积较小，这可能受局地地形及气候条件的控制．
上文分析可知短时间序列内沙尘暴频率变化、沙尘指标与温度变化呈负相关关系，而长时间序列的黄土沉积风尘通量变化与温度变化也呈现很好的负相关．黄土粒度分布中的中值粒度的变化曲线与风尘通量变化有很好的正相关关系 (图5a)．中值粒度指示了搬运粉尘的风场的强度，中值愈大，风力愈强;而风尘通量主要反映粉尘源区的干燥度，与源区和沉降区尘暴及降尘的频次密切相关．在较温暖的间冰期，风场较弱，风尘粒度较小，与此对应的风尘通量小;而在寒冷的冰期，风场较强，风尘粒度大，风尘通量也相应的增加．黄土的粒度分布和风尘通量间接指示了控制风场变化的冰期和间冰期的气候旋回，即风尘通量变化与全球气温变化有较好的负相关关系，这与上述观点相同．黄土记录的灵台剖面的风尘通量自60万年以来总趋势呈增加的趋势 (图5b)，V21－146孔位于距亚洲内陆粉尘源区约3 500 km的西北太平洋，其风尘通量可以反映亚洲内陆风尘源区对西北太平洋的粉尘输入，与灵台剖面风尘通量的变化趋势大致相同，而ODP677孔氧同位素为全球冰量记录 (图5b)，海陆风尘通量高值对应于全球冰量高值;而海陆风尘通量的低值对应于全球冰量低值，即间冰期时，海陆风尘通量的值都较低．如图5b所示，自60万年以来全球冰量有逐渐
增加的趋势，即全球气温呈变冷的总趋势，并进一步表明长时间尺度上，风尘通量变化与全球气温变化有较好的负相关关系．
期间核查
气候变化对沙尘的作用具有区域性，在不同的区域其对沙尘的作用是不同的．温度、降水和下垫面状况是制约干旱区沙尘暴次数的决定因素，干旱区本身地面植被稀少、降水量不足．降温过程所伴随的强冷空气的入侵往往会导致沙尘事件的发生．这也从另一个侧面反映了温度与沙尘暴发生事件呈负相关关系．半干旱区情况较干旱区稍好，但其生态环境稳定性较差，对外界环境的变化较为敏感，遭遇干旱季节则生态环境容易破坏而导致地表裸露增多，增加了沙尘暴发生的可能性;相反，若遇上降水增多较为湿润的时期，则沙尘暴发生的可能性将会减少．因此，当温度和降水呈“冷干”组合时就会增加沙尘暴的发生，而呈“暖湿”时，便会抑制沙尘暴的发生．
从代用指标的相关性分析得知，温度变化与沙尘事件发生频率呈负相关关系，而中国的大部分地区近年来沙尘暴发生频率呈整体下降的趋势，只有个别地区受局地地理及气候因素的影响，表现为增加的趋势，因此可以间接说明近年来气温变化可能呈整体上升的趋势．
长时间序列的证据表明中国自60万年以来，温度呈下降趋势，而长序列地质记录，如黄土
［12-13］，石笋［14］和南极冰芯［15］研究表明，现在正处于全新世以来变冷大趋势过程中，这个全球变冷总趋势符合太阳辐射量减弱［14-16］．因此，中国近年来温度呈增加趋势，这可能是全球变冷大趋势中的次级波动．
志谢:
福建师范大学雷国良老师对文章提出了建设性意见与指导，在此表示感谢．
*通讯作者:刘秀铭 (1956-)，男，福建福州人，博士生导师，主要从事环境磁学与全球变化研究，(E-mail)*************．
【相关文献】
［1］ China Meteorological Administration．Meteorological Observation Standards on the Ground［M］．Beijing:Meteorological Press，1979:21-27．［中国气象局．地面气象观测规范［M］．北京:气象出版社，1979:21-27．］
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