浅析沙尘暴的监测与预警

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[摘要] 沙尘暴的监测及预警技术的研究对于防灾、减灾尤为重要。本文首先分析了产生沙尘暴的基本成因，目前常采用的沙尘暴监测手段主要有地面监测和遥感监测两种，对两种方法的应用进行了详细的分析，建立了沙尘暴的预警方法。

[关键字] 沙尘暴 成因 沙尘暴监测 沙尘暴预警

[中图分类号] P412.4 [文献码] C [文章编号] 1000-405X（2013）-1-170-1

0前言

沙尘暴是世界性的灾害问题，近年来我国北方出现了连续的大范围沙尘暴，给人们的经济、生产、生活带来了巨大的影响，甚至造成人员的伤亡，沙尘暴多发的华北地区沙尘直接影响到北京、天津等重要城市，使得沙尘暴逐渐成为人民关注的焦点之一[1]，为了对沙尘暴进行有效的防治，对沙尘暴进行准确的监测及预警就显得尤为重要，本文首先分析了沙尘暴的成因，阐述了目前沙尘暴监测及预警的方法，期望对我国沙尘暴的监测预警工作提供一定的参考。

1 沙尘暴的成因

沙尘暴是指大量的沙尘物质被强风吹到空中，而使得空气水平能见度显著降低的风沙天气现象。根据相关研究成果认为，形成沙尘暴的条件主要有三点[2]：1）大风，这是沙尘暴形成的动力。一般认为，沙尘暴是强风作用下的产物，同时其发生频率及强度也与降雨有一定的关系；2）不稳定的空气状态，这决定了不同地区的热力条件，从沙尘暴发生的时段来看，主要产生在一天中温度较高的午后至傍晚阶段，从而证明了大气的不稳定状态对于沙尘暴产生的重要性；3）地面赋存的组成物质，沙尘暴的组成物质主要为细沙颗粒，随着我国环境的不断恶化，为沙尘暴的产生提供了物质基础。

2 沙尘暴的监测方法

随着科学技术的不断进步，遥感、地理信息系统等先进的技术已经开始应用于沙尘暴的监测当中，尤其是卫星遥感技术对于沙尘暴的大范围、多时相监测成为了可能，目前，沙尘暴的监测主要有地面监测和遥感监测两种方式。

2.1地面监测。目前我国对于沙尘暴的监测主要通过气象台站进行的定时观测，观测资料主要包括气象要素和能见度两种，为了提高对监测精度，相继建立专门的集中观测站点和长期观测站点，其中，集中观测主要包括沙尘光学厚度测定、能见度观测等，长期监测主要包括自动气象站气象要素观测、土壤信息观测等[3]。

地面调查属于地面监测的一部分，详细的地面调查是了解沙尘暴危害情况的主要手段，其内容主要包括沙尘暴的影响范围、持续时间、灾区面积、灾区的人员及财产损失情况以及灾后采取的补救措施。

地面监测能够第一时间获得沙尘暴的实测资料，通过长期有效的观测能够积累大量的数据，对于沙尘暴的定性分析及预测具有重要的意义，但该方法受监测站布设的影响较大，在我国的西北地区，沙尘暴形成的地段一般在人烟稀少的沙漠地区，监测站点很少，使得很多数据无法搜集。

2.2遥感监测。自从1960年美国第一颗气象卫星上天以来，遥感技术得到了广泛的应用。遥感技术可以有效的弥补自然条件恶劣、测站稀少的地区的沙尘暴的监测，同时地面监测难以找出沙尘暴发生的源头及移动线路，而遥感法能够克服这一缺点，是地面监测技术的有效补充。

目前，气象卫星数据是沙尘暴遥感监测的主要数据源，包括美国产的NOAA/AVHRR、Terra/MODIS、GMS/VISSR数据和我国自行研制的FY-1CD气象卫星数据源，其空间分辨率从250m～5000m，光谱范围覆盖可见光、近红外和红外，随着美国新一代地球观测卫星EOS-AM的发射，其可以通过光谱数据融合技术，形成更为精确和直观的沙尘暴监测图像以及分析信息，将沙尘暴的监测提升了一个层次。

遥感监测主要通过对气象卫星的多通道技术将沙尘暴信息提取出来，其监测内容主要包括：沙尘暴的空间分布范围及影响区域进行识别、定位；对沙尘运移的路径和运移的规律进行动态监测；对沙尘信息进行定量提取；对沙尘暴产生的大气及下垫面等背景状况进行监测。

3 沙尘暴的预警

沙尘暴监测的主要目的就是对可能影响人民生命财产安全的沙尘暴进行预警，通过提前预警而采取有效地措施进行防控，从而有效的降低沙尘暴所产生的负面影响。沙尘暴的预警过程要通过沙尘天气的划分、沙尘暴形成机制、沙尘暴发生区域划分、沙尘暴数据库建立、提取预报因子、构建预报模型几个步骤进行预警：（1）沙尘天气。中国气象局相关部门将沙尘天气分为浮尘、扬沙、沙尘暴三类，其过程分为四类，是指浮尘天气过程、扬沙天气过程、沙尘暴天气过程以及强沙尘暴天气过程。（2）沙尘暴的分类模式。我国北方地区沙尘暴类型主要有三种类型，即西北云带型、北方云带型和西方云带型，其形成的天气机制有以下几个方面：1）明显冷锋云带产生，前边界模糊，后边界较为整齐，根据冷空气移动的路径不同，其锋面云带的走向也有一定的区别；2）在500hpa关键区有低压槽发展，跨度大，且有24小时负变高和冷温度中心与之配合；3）地面关键区有冷锋过境，锋前后高压之间形成明显的气压梯度；4）沙尘暴爆发前期，形成上冷下暖的强烈热力对流不稳定大气层结，沙尘暴形成。（3）将影响沙尘暴的天气系统和云带主要集中点划分为若干关键区域，站点选择应分布均匀，具有良好的代表性。（4）沙尘暴数据库。根据不同地区的众多沙尘暴研究成果和相关的经验，建立较为客观定量具有一定普适性的分类规则和预报规则，形成沙尘暴预警数据库，主要包括预报因子和预报规则，能够客观的反应沙尘暴形成的天气条件。（5）预报因子。预报因子主要包括云顶亮温，500hpa产生的高度、温度以及露点，24小时的变高、变温，海平面气压、3小时变压以及24小时变压，温度露点差以及风向风速。通过这些因子能够大致定量分析出沙尘暴的产生时间。（6）构建预报模型。预报模型中不仅包括实施的监测资料，同时也应该包括历史上曾经观测到的沙尘暴资料。根据之前的分类及判断方法，对沙尘暴的发生进行预测。

4 结语

沙尘暴形成因素复杂，其监测及预警应对各种可能的因素进行综合考虑，详细分析各种因素对沙尘暴产生的影响，从而及时获取相关的数据，为预警模型的建立提供坚实的基础，目前，随着信息技术的快速发展，应充分利用其快速、实时传输的优点，提高沙尘暴监测及预警的效率。