基于多元数据的内蒙古沙尘暴时空特征及土壤风蚀敏感性研究.pdfVIP

中文摘要

内蒙古作为我国北方生态屏障，常年受沙尘天气影响，尤其是内蒙古西部地

区，受蒙古气旋影响，还会发生沙尘暴。为了减轻沙尘暴事件的负面影响，了解

典型沙尘暴的时空变化及其影响因素是至关重要的。首先，利用颗粒物的地面测

量数据和遥感数据（如MODIS和CALIPSO数据等）进行空间统计分析，研究

了2021年3月发生在中国内蒙古的一次典型沙尘暴事件的气溶胶污染源和气溶

胶光学特性，还利用HYSPLIT模型研究了沙尘暴过程中的气团运动轨迹，并对

运动轨迹进行了聚类分析，分析了沙尘暴发生前沙尘的运移过程，并以此判断此

次沙尘暴的沙尘源。其次，研究区的自然地理环境是发生沙尘天气的重要原因之

一，所以，在研究了典型沙尘事件的基础上，分析内蒙古受沙尘天气影响的内在

原因。沙尘天气的发生与该地区的土壤风蚀特性密切相关，故通过风场强度、土

壤干旱指数、植被覆盖度和地形起伏幅度的单因子分析和多因子叠加分析，分析

了内蒙古的土壤风蚀敏感性。最后，确定了研究区综合风蚀敏感性较高的区域，

并根据敏感性等级进行分区，给出符合研究区实际情况的指导建议。

结果表明，第一，沙尘暴期间PM2.5和PM10浓度都远远超过国家空气质量

标准，且PM2.5/PM10比值不超过0.6，表明环境空气中天然颗粒物占主导地位。

随后经过计算得到2021年3月15研究区沙尘事件中心550nm处的气溶胶光学

厚度（AOD）值在0.75-1之间，并能够从高气溶胶值的空间位置看出其迁移过

程；另外，由于风速和风向与气溶胶光学厚度有相关关系，结合AOD资料和野

外观测站的风速风向资料，对风速风向以及AOD变化进行了拟合，得到了较好

的拟合效果，且风向与AOD值的迁移过程一致，2021年研究区沙尘暴主要发生

在内蒙古中西部地区，通辽、赤峰部分地区受沙尘天气影响。硬颗粒物质在大气

中具有垂直分布特征，根据CALIPSO在532nm处的总衰减后向散射系数，发

现该地区对流层气溶胶的主要成分分布在0-12km的范围内，污染物颗粒的运移

一般发生在3km以上的高度处，所以据此可以得出内蒙古沙尘暴发生前后存在

远距离输送。由HYSPLIT模型模拟的沙尘暴发生前48小时的后向轨迹以及对

24小时的后向轨迹聚类分析，推断此次沙尘暴的沙尘源在蒙古南部的戈壁沙漠

地带和中国西北地区的塔克拉玛干沙漠，受蒙古气旋及西风影响，污染物颗粒向

南、向西迁移，影响我国内蒙古及其周边大部分地区。第二，通过对研究区土壤

风蚀敏感性的调查，发现内蒙古西部风场强度大、植被覆盖度低，地势起伏度小，

土地干旱严重，是典型的生态脆弱区，而西北部边界和阿拉善盟的荒漠区是主要

的生态敏感区，极易受恶劣天气影响成为沙尘源，进而影响周边地区。这些结论

可为减轻沙尘暴灾害、加强生态治理提供参考和建议。

关键词：典型沙尘事件；遥感卫星；时空特征；风蚀敏感性

ABSTRCT

AsanecologicalbarrierinthenorthofChina,InnerMongoliais

affectedbysandanddustweatherallyearround,especiallyinthe

westernpartofInnerMongolia,affectedbytheMongoliancyclone,

sandstormswilloccur.Inordertomitigatethenegativeeffectsofdust

stormevents,itiscriticaltounderstandthespatio-temporalvariationsof

typicalduststormsandthefactorsthatinfluencethem.Firstly,theground

measurementdataandremotesensingdata(suchasMODISand

CALIPSOdata,etc.)ofparticulatematterareusedforspatialstatistica