西北干旱区沙尘暴对新疆绿洲城市大气环境的影响研究

The Gobi and desert are widely distributed in western China which generate large amount of sand and dust under strong westerly circulations and wind erosions, and this is an important source of influencing public environmental quality. Currently, the study of sand and dust storm as well as its environmental effect was mainly made in the eastern Chinese developed region, but dust effect on oasis cities in northwestern China is still inadequate. Therefore, in this study we selected Xinjiang oasis cities to analyse the impact by sand and dust storm as following three contents: 1) use the dataset (1950-) of dust storm frequency to analyse historical background and characteristics of dust storm; 2) analyse the mineral components, particle size and morphology through fields work on dust collection, compare the difference of airborne dust in different months and seasons; 3) compare the particle concentration change of oasis cities in periods of dust storm and non-dust storm with environmental monitoring data such as TSP and PM10, simulate particle concentration with modified dust model WRF-Chem and compare it with monitoring records. Then, we probe the spatial change of characteristics and distribution on dust particle, and try to discover the impact of dust storm on Xinjiang oasis cities. This practical work would significantly push forward the atmospheric environment and aeolian research in Xinjiang region.

我国西部沙漠戈壁在西风大气环流和风蚀作用下形成的粉尘颗粒物，是影响生态与环境空气质量的重要来源之一。目前，沙尘天气大气颗粒物污染及其影响研究主要集中于中东部人口密集的经济发达地区，而西北偏远绿洲区在这方面还较为薄弱。因此，本研究拟选择新疆绿洲城市为研究对象，使用1950年以来的沙尘暴爆发次数和发生强度数据分析过去历史时期新疆沙尘暴时空分布的背景特征；通过野外观测实验分析大气降尘的矿物组分、颗粒物形态大小和粒度特征，比较不同月份和不同季节降尘的差异；使用2000年以来的环境监测TSP和PM10数据分析沙尘暴期间和非沙尘暴期间绿洲城市的颗粒物浓度变化，与改进的干旱区WRF-Chem沙尘气溶胶模型模拟结果进行对比，探究沙尘颗粒物的时空变化特点和分布规律，力求揭示西北干旱区沙尘暴对新疆绿洲城市大气环境的影响，这不但有助于推动新疆地区在大气环境和风沙方面的研究工作，而且具有重要的理论意义和实用价值。

我国西部沙漠戈壁在西风大气环流和风蚀作用下形成的粉尘颗粒物，是影响生态与环境空气质量的重要来源之一。目前，沙尘天气大气颗粒物污染及其影响研究主要集中于中东部人口密集的经济发达地区，而西北偏远绿洲区在这方面还较为薄弱。因此，本研究选择新疆绿洲城市为研究对象，使用1950年以来的沙尘暴爆发次数和发生强度数据分析过去历史时期新疆沙尘暴时空分布的背景特征；通过观测实验分析比较不同月份和不同季节大气降尘的差异；使用2000 年以来的环境监测TSP 和PM10数据分析沙尘暴期间和非沙尘暴期间绿洲城市的颗粒物浓度变化，与改进的干旱区WRF-Chem 沙尘气溶胶模型模拟结果进行对比。研究得出以下结论：（1）新疆干旱区受沙尘灾害天气影响显著，沙尘爆发频次与降尘强度和环境颗粒物浓度高度相关；（2）南疆大气降尘年平均强度最高，约为663.6 t km-2，其次是东疆194.9 t km-2，北疆最低约为147.8 t km-2，；（3）颗粒物污染年平均浓度在100-196 µg m-3，远高于全国平均水平，北疆、东疆和南疆年均PM10浓度分别为70、115、239 µg m-3；（4）模式模拟结果很好再现了沙尘天气变化，将有助于未来沙尘暴预警工作。.本项研究分析得出沙尘颗粒物的时空变化特点和分布规律，揭示西北干旱区沙尘暴对新疆绿洲城市大气环境的影响，将有助于推动新疆地区在大气环境和风沙方面的研究工作。