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计算了一个可用于表征1961-2014年中国北方春季沙尘天气强度的新的沙尘指数，并探讨了冬季北极放大对春季沙尘天气的影响机制。结果表明，80年代中期以来，冬季增强的北极放大引起的中高纬度温度梯度减弱，连同增强的北半球环状模引起春季西伯利亚和蒙古地区上空反气旋异常以及欧洲地区上空气旋异常，使得中纬度西风减弱，从而减小中国北方沙尘天气的发生。此外，欧亚大陆雪盖减少，中国北方降水和土壤湿度增加，均有利于沙尘天气的减少。我们还利用CMIP5模式对该结果进行了验证，发现在未来全球持续变暖背景下，北极放大将继续增强，东亚地区沙尘气溶胶的排放将进一步减少，并且该结果不受不同模式集合的影响。
(4)利用CALIPSO卫星资料分析了2007-2018年春季中国北方地区沙尘发生频率和高度的变化特征及其影响因子。结果显示，中国北方地区平均沙尘高度可以达到4-7km，且呈现出明显的年际变化。进一步对影响沙尘高度年际变化的相关因素分析发现，印度洋海温偏高会引起北半球中低纬度西风环流增强，有利于沙尘气溶胶向下游地区传输，从而导致中国北方沙尘高度偏低，相反印度洋海温偏低会引起中国北方沙尘高度偏高。此外，沙尘高度还与500hPa西风环流、降水以及ENSO等呈显著负相关关系，而与地面气温、归一化植被指数(NDVI)、AO以及AMO等呈正相关关系。其中，AMO与沙尘高度之间的相关系数在去除线性趋势后高达0.71，表明AMO在中国北方沙尘高度的年际变化中起着非常重要的作用。
沙尘是大气气溶胶的重要组成成分，其直接、半直接以及间接辐射效应在地气系统中扮演着非常重要的角色。沙尘天气作为北半球中纬度最严重的天气灾害之一，在沙尘天气发生期间，大量沙尘气溶胶排放到大气中，通过局地抬升、区域传输与沉降影响区域及全球地气系统。其中，抬升高度对沙尘的作用范围有着重要影响。除在强风的作用下产生的自然沙尘外，由于人类活动进入大气的人为沙尘，也会增加大气中的沙尘气溶胶含量，同样对气候系统产生重要影响。此外，近几十年来，北极地区增温速度约为全球的两倍以上，这种“北极放大”现象已成为全球气候变化最显著的特征之一。北极放大会引起北半球中高纬大气环流的变化，影响中纬度极端天气事件的发生。然而，目前我们对人为沙尘和自然沙尘的准确识别，北极放大对沙尘天气的影响机制以及沙尘高度的变化特征及其影响因子等问题尚不清楚。因此，本研究结合地面站点观测、卫星遥感以及模式模拟等手段对这些问题进行了深入研究，为改进天气和气候模式中沙尘参数化方案提供重要支撑。本研究主要得出以下结论：
(1)基于1960-2014年中国地面站点沙尘专题数据集研究了中国沙尘天气的时空分布和长期趋势。结果表明，从20世纪80年代中期开始，中国沙尘天气的发生日数呈显著的下降趋势，其中沙尘暴、扬沙和浮尘的发生日数在21世纪初已分别减少了76.7%、68.5%和64.5%。此外，研究还发现，引起中国沙尘天气减少的主要因素是80年代以后中纬度地区地表风速的显著减少(高达-0.95ms-1)，而非气候变暖引起的中国干旱半干旱区的扩张。
(2)利用地面观测、CALIPSO和MODIS等多源卫星资料以及HYSPLIT模式提出了一种区分人为和自然沙尘的新方法，对受自然沙尘和人为沙尘影响的6个典型中国城市进行了沙尘识别。结果发现，在2007-2014年沙尘天气发生期间，兰州、银川、太原、郑州、北京和二连浩特年平均沙尘柱含量分别为0.24gm-2、0.25gm-2、0.21gm-2、0.21gm-2、0.25gm-2和0.28gm-2，其中邻近沙漠地区的人为沙尘柱含量对总沙尘柱含量的贡献最小，在二连浩特约为9.2%，而中国中东部地区(郑州)的人为沙尘柱含量的贡献高达76.8%。这表明沙漠及其周边地区主要受自然沙尘影响，而中东部地区受人为沙尘影响较大。
(3)基于不同类型的沙尘天气(沙尘暴、扬沙和浮尘)的相对质量浓度， 来，冬季增强的北极放大引起的中高纬度温度梯度减弱，连同增强的北半球环状模引起春季西伯利亚和蒙古地区上空反气旋异常以及欧洲地区上空气旋异常，使得中纬度西风减弱，从而减小中国北方沙尘天气的发生。此外，欧亚大陆雪盖减少，中国北方降水和土壤湿度增加，均有利于沙尘天气的减少。我们还利用CMIP5模式对该结果进行了验证，发现在未来全球持续变暖背景下，北极放大将继续增强，东亚地区沙尘气溶胶的排放将进一步减少，并且该结果不受不同模式集合的影响。
(4)利用CALIPSO卫星资料分析了2007-2018年春季中国北方地区沙尘发生频率和高度的变化特征及其影响因子。结果显示，中国北方地区平均沙尘高度可以达到4-7km，且呈现出明显的年际变化。进一步对影响沙尘高度年际变化的相关因素分析发现，印度洋海温偏高会引起北半球中低纬度西风环流增强，有利于沙尘气溶胶向下游地区传输，从而导致中国北方沙尘高度偏低，相反印度洋海温偏低会引起中国北方沙尘高度偏高。此外，沙尘高度还与500hPa西风环流、降水以及ENSO等呈显著负相关关系，而与地面气温、归一化植被指数(NDVI)、AO以及AMO等呈正相关关系。其中，AMO与沙尘高度之间的相关系数在去除线性趋势后高达0.71，表明AMO在中国北方沙尘高度的年际变化中起着非常重要的作用。
(4)利用CALIPSO卫星资料分析了2007-2018年春季中国北方地区沙尘发生频率和高度的变化特征及其影响因子。结果显示，中国北方地区平均沙尘高度可以达到4-7km，且呈现出明显的年际变化。进一步对影响沙尘高度年际变化的相关因素分析发现，印度洋海温偏高会引起北半球中低纬度西风环流增强，有利于沙尘气溶胶向下游地区传输，从而导致中国北方沙尘高度偏低，相反印度洋海温偏低会引起中国北方沙尘高度偏高。此外，沙尘高度还与500hPa西风环流、降水以及ENSO等呈显著负相关关系，而与地面气温、归一化植被指数(NDVI)、AO以及AMO等呈正相关关系。其中，AMO与沙尘高度之间的相关系数在去除线性趋势后高达0.71，表明AMO在中国北方沙尘高度的年际变化中起着非常重要的作用。
沙尘是大气气溶胶的重要组成成分，其直接、半直接以及间接辐射效应在地气系统中扮演着非常重要的角色。沙尘天气作为北半球中纬度最严重的天气灾害之一，在沙尘天气发生期间，大量沙尘气溶胶排放到大气中，通过局地抬升、区域传输与沉降影响区域及全球地气系统。其中，抬升高度对沙尘的作用范围有着重要影响。除在强风的作用下产生的自然沙尘外，由于人类活动进入大气的人为沙尘，也会增加大气中的沙尘气溶胶含量，同样对气候系统产生重要影响。此外，近几十年来，北极地区增温速度约为全球的两倍以上，这种“北极放大”现象已成为全球气候变化最显著的特征之一。北极放大会引起北半球中高纬大气环流的变化，影响中纬度极端天气事件的发生。然而，目前我们对人为沙尘和自然沙尘的准确识别，北极放大对沙尘天气的影响机制以及沙尘高度的变化特征及其影响因子等问题尚不清楚。因此，本研究结合地面站点观测、卫星遥感以及模式模拟等手段对这些问题进行了深入研究，为改进天气和气候模式中沙尘参数化方案提供重要支撑。本研究主要得出以下结论：
(1)基于1960-2014年中国地面站点沙尘专题数据集研究了中国沙尘天气的时空分布和长期趋势。结果表明，从20世纪80年代中期开始，中国沙尘天气的发生日数呈显著的下降趋势，其中沙尘暴、扬沙和浮尘的发生日数在21世纪初已分别减少了76.7%、68.5%和64.5%。此外，研究还发现，引起中国沙尘天气减少的主要因素是80年代以后中纬度地区地表风速的显著减少(高达-0.95ms-1)，而非气候变暖引起的中国干旱半干旱区的扩张。
(2)利用地面观测、CALIPSO和MODIS等多源卫星资料以及HYSPLIT模式提出了一种区分人为和自然沙尘的新方法，对受自然沙尘和人为沙尘影响的6个典型中国城市进行了沙尘识别。结果发现，在2007-2014年沙尘天气发生期间，兰州、银川、太原、郑州、北京和二连浩特年平均沙尘柱含量分别为0.24gm-2、0.25gm-2、0.21gm-2、0.21gm-2、0.25gm-2和0.28gm-2，其中邻近沙漠地区的人为沙尘柱含量对总沙尘柱含量的贡献最小，在二连浩特约为9.2%，而中国中东部地区(郑州)的人为沙尘柱含量的贡献高达76.8%。这表明沙漠及其周边地区主要受自然沙尘影响，而中东部地区受人为沙尘影响较大。
(3)基于不同类型的沙尘天气(沙尘暴、扬沙和浮尘)的相对质量浓度， 来，冬季增强的北极放大引起的中高纬度温度梯度减弱，连同增强的北半球环状模引起春季西伯利亚和蒙古地区上空反气旋异常以及欧洲地区上空气旋异常，使得中纬度西风减弱，从而减小中国北方沙尘天气的发生。此外，欧亚大陆雪盖减少，中国北方降水和土壤湿度增加，均有利于沙尘天气的减少。我们还利用CMIP5模式对该结果进行了验证，发现在未来全球持续变暖背景下，北极放大将继续增强，东亚地区沙尘气溶胶的排放将进一步减少，并且该结果不受不同模式集合的影响。
(4)利用CALIPSO卫星资料分析了2007-2018年春季中国北方地区沙尘发生频率和高度的变化特征及其影响因子。结果显示，中国北方地区平均沙尘高度可以达到4-7km，且呈现出明显的年际变化。进一步对影响沙尘高度年际变化的相关因素分析发现，印度洋海温偏高会引起北半球中低纬度西风环流增强，有利于沙尘气溶胶向下游地区传输，从而导致中国北方沙尘高度偏低，相反印度洋海温偏低会引起中国北方沙尘高度偏高。此外，沙尘高度还与500hPa西风环流、降水以及ENSO等呈显著负相关关系，而与地面气温、归一化植被指数(NDVI)、AO以及AMO等呈正相关关系。其中，AMO与沙尘高度之间的相关系数在去除线性趋势后高达0.71，表明AMO在中国北方沙尘高度的年际变化中起着非常重要的作用。