影响我国的蒙古国跨境沙尘暴实时监测与快速预警研究

Dust storms are disastrous weather events characterized by strong sudden assurance, a large impact area, great damage, and difficulty in forecasting. China is one of the countries most influenced by dust storms in the world, with annual economic losses caused by dust storms of up to 54 billion yuan. About 70% of the dust storms in China originate in Mongolia. The propagation path and impact of the cross-border dust storms from Mongolia to China are not yet clear. To understand the development mechanisms of these cross-border dust storms and to provide scientific warnings for dust storms, it is necessary to conduct real-time accurate monitoring of the dust storm's life-and-death process. This project counts the process of the cross-border dust storms from Mongolia to China and analyzes their temporal and spatial distribution characteristics and movement characteristics. It will then monitor the development of dust storms in real time through the new generation of geostationary meteorological satellites FY4 and Himawari-8/9 with high spatial-temporal resolution. The data assimilation method was used to carry out data assimilation research on dust storm numerical prediction models (MASINGAR) and develop an early warning model suitable for the region. The implementation of this project has important academic significance for China's dust storm warning research. It also has practical applications for pre-planning for disaster prevention and reduction, ensuring the safety of people and animals, and reducing social and economic losses.

我国是受沙尘暴影响最为严重的国家之一，每年因沙尘暴危害造成的经济损失高达540亿元。对沙尘暴的起源及其传播途径进行实时监测与快速预警是有效防止其发生和发展的关键。目前，我国境内沙尘暴次数和强度在多项生态工程的有效实施下有所减缓，但从蒙古国起源的沙尘暴（约占70%）仍然严重威胁着我国北方地区生态安全和社会经济发展，且其传播路径和影响程度（范围和强度）尚不明确。因此，本研究借助遥感反演和数值模拟等多种技术和手段，融合多时相遥感影像和地面观测数据，开展蒙古国跨境沙尘暴时空分布规律和移动路径研究；利用新一代静止气象卫星（FY4和Himawari-8/9）进行跨境沙尘暴定量实时监测研究；通过遥感和MASINGAR模拟模型的同化技术来提高数值模拟的预测精度，构建适用于我国北方跨境沙尘暴预测模型，对蒙古国跨境沙尘暴进行快速预警研究。研究成果可为制定我国沙尘暴防治战略提供科学依据、理论基础和技术支持。

我国是全球受沙尘暴危害最严重的国家之一。近年因多项生态工程的有效实施，国内发生的沙尘暴有所下降，但境外上风区发生的沙尘暴有增加趋势。开展对影响我国的跨境沙尘暴源区、发生发展过程以及影响地区实时观测与快速预警研究迫在眉睫。本研究利用近40余年较长时期的1000余地面站点观测资料融合新一代高分辨率静止气象卫星数据，并用遥感监测和模型模拟等多种技术手段，开展了蒙古高原跨境沙尘暴变化实时监测与变化特征研究工作。具体结果如下：.1）掌握了蒙古高原以及东亚地区沙尘天气时空分布特征。东亚地区沙尘天气分布特征为，弱沙尘天气主要集中在中国西部干旱区，强沙尘天气集中在蒙古国南部戈壁沙漠区，总沙尘天气集中在位于中西部内陆干旱地区。总沙尘天气4月最多，随着纬度的升高，沙尘最多发生月份随之推迟。哈萨克斯坦东部、蒙古国等地沙尘天气有显著增长趋势，中国北方地区显著减少。.2）分析了蒙古高原跨境沙尘暴强度变化特征。1977-1999年内蒙古沙尘中86%是蒙古国跨境而来，2000年之后明显下降，由86%下降至60%。起源于蒙古国的沙尘跨境在内蒙古过程中主要以减弱型为主。2010年之后减少型比增强型逐步增加趋势。.3）基于卫星数据和模型建立了蒙古国跨境沙尘暴实时监测平台，并揭示蒙古跨境沙尘源地、影响区域和移动路径等特征。蒙古国沙尘以当地起沙为主，并且影响中国北方地区。中国北方内蒙古中西部荒漠草原地区受影响次数最多，其次为浑善达克沙地。在蒙古和中国北方地区，沙尘事件移动路径大致有4条，分别为蒙古-西北路径、 蒙古-北方路径、新疆-西北路径和新疆-西方路径等。其中蒙古－西北 路径占比最大，占总沙尘天气的 33.7%。.4）利用激光雷达沙尘垂直强度数据，分析了蒙古国、中蒙边境地区和日本、韩国等典型地区的强沙尘过程中的垂直强度变化特征。.5）拓展分析了大气环流和典型地区下垫面等因子对跨境沙尘暴的影响研究。.研究成果可为制定我国沙尘暴防治战略提供科学依据、理论基础和技术支持。