兰州大学博士学位论文中国北方沙尘暴灾害形成机理与荒漠化防治研究姓名：张钛仁申请学位级别：博士专业：生态学指导教师：李自珍20081001自治区) ，影响面积达6 2 4 万平方公里，占我国国土面积的6 5 ，重灾区主要分布于西藏、新疆、内蒙、甘肃、青海和宁夏一带。近4 0 一5 0 年来，我国北方沙尘暴天气总体呈下降趋势，有四个区域呈上升趋势，范围比较小，分别是北疆西部，以昭苏为中心：青海西北部，以芒崖为中心：青海东部，以兴海为中心；内蒙古中部，以朱日和为中心。尽管沙尘暴频次总体上在降低，但强度在增加，近年来有增强的趋势。内蒙古的荒漠区沙尘暴发生频率高于草原区和农业区，农业区的沙尘暴下降趋势比较明显，农牧交错区的沙尘暴年变率较大，证明沙尘暴发生频率受下垫面生态环境状况的影响。朱日和是内蒙古沙尘暴发生频繁的站点。3 中国北方沙尘灾害是气象条件、生态环境和人类活动共同作用的结果。沙尘暴发生日数和持续时间与四季的降水、温度、植被覆盖度和大风日数具有很好的相关性。其中，与降水量和植被覆盖度呈负相关关系，与大风日数和温度呈正相关关系；特别是，上年夏季和本年春季的降水量，以及上年夏季的植被覆盖度和本年春季的温度相关程度最为显著。降水和温度主要通过影响地表植被覆盖度来影响区域沙尘暴的发生频率和持续时间。沙尘暴的频繁发生主要是由于降水的持续减少，使地表干燥及植被覆盖度降低造成的。影响春季、全年沙尘暴日数和年沙尘暴持续时间的各因子中，植被覆盖度的周期变化是影响沙尘暴频率的重要影响因子，其次是大风日数和降水量的影响，温度对沙尘暴的影响是最小的，但也是不可忽视的因子。大风日数和温度组成沙尘暴产生的动力因子，植被覆盖度和降水组成沙尘暴形成和搬运的阻力因子。动力因子远低于阻力因子，阻力因子是沙尘暴产生的内因所在，而动力因子是外因，当植被覆盖差，降水少，达到了沙尘暴发生的临界状态时，动力因素才能成为沙尘暴产生和搬运的主导因子，从而影响沙尘暴的产生和发展。可见，改善北方干旱半干旱地区的植被覆盖，恢复生态环境，是控制沙尘暴之根本。4 影响我国沙尘暴的沙源和移动路径。影响我国沙尘暴天气的主要沙源是起源蒙古国南部的戈壁地区，在途径我国北方沙漠或沙地时得到加强或补充，其次是我国境内沙源所致。影响我国沙尘天气的路径主要分为三类：即偏西路径、西北路径和偏北路径。I V影响北京地区的沙尘暴路径主要是北方路径和西北路径，北方路径：内蒙古乌兰察布盟和锡林郭勒盟西部一浑善达克沙地一张家口一北京；西北路径：新疆东北部至内蒙古阿拉善盟北部一河西走廊一贺兰山分为南北两路一分别经毛乌素沙地和乌兰布和沙漠一包头、呼和浩特一张家口一北京。北京沙尘暴的主要沙尘来源为新疆东北部、阿拉善高原、鄂尔多斯、阴山北坡、浑善达克沙地和坝上高原，只有这些地区的生态环境得到改善，才能减缓沙尘暴对华北地区的影响。5 土地退化、草原沙化，植被覆盖度下降是沙尘暴发生发展的指示器、加速器和催化剂。土地利用覆盖格局的变化，以及土地退化、荒漠化带来的植被覆盖度下降，导致生态环境安全水平大幅下降，是沙尘暴发生发展的指示器、加速器和催化剂。研究结果也表明，土地利用覆盖变化及植被覆盖度与沙尘暴频次和强度变化有着显而易见的耦合关系，因此，遏制沙尘灾害的治本办法，不在于治理沙尘暴本身，而在于消除产生土地退化、生态安全下降的社会原因，处理好发展与生态环境建设的关系。6 采用沙尘天气集成数值预报系统，并与国家气象中, t 二, T 2 1 3 全球业务模式的嵌套，将T 2 13 模式的分析和预报结果为沙尘天气数值预报系统提供初始场和侧边界资料，着重从叶面积指数变化和植被覆盖度变化对风蚀起沙影响进行数值模拟研究，进一步探讨了植被参数变化对沙尘起沙的内在机理。7 分析了人类活动对中国北方荒漠化的影响。几千年来，特别是近代以来，由于人类人口数量的增加和人类活动增多，加剧了北方荒漠化的蔓延，并成为造成荒漠化的不断发展的主要原因。而人类活动主要是通过对水资源、植被、土壤和气候等方面加剧了我国西北地区荒漠化问题。8 引入市场机制，吸引社会力量，建立以企业为主体的中国北方荒漠化防治模式。研究提出，在现阶段，我国可以通过引入P P P 机制，加强企业和政府部门的合作，解决荒漠化治理过程中的资金短缺、管理落后、效率低下等问题。为进一步有效的治理荒漠化，需要转变我国的政府转变为服务型政府；需要制定优惠的资金政策，明确的产权政策和生态补偿政策来引入市场机制；还需要健全荒漠化治理法律体系，明确各级政府的治理责任，加大对违法犯罪行为的处罚力度保护治理成果和进行持续的宣传教育。关键词：中国北方沙尘暴灾害形成机理植被覆盖度沙尘模式治理措施VT h eF o r m a t i o nM e c h a n i s mo fD u s tS t o r mi nN o r t h e r nC h i n aa n dD e s e r t i f i c a t i o nC o t r o lS t u d i e sA b s t r a c t ：D u s ts t o r mi sas e v e r ew e a t h e ri n d u c e db yal a r g e - s c a l ec i r c u l a t i o no ras y n o p t i cs y s t e m ，u n d e rag i v e n g e o g r a p h i ce n v i r o n m e n to ru n d e r l y i n gs u r f a c ec o n d i t i o n I tm a i n l ya p p e a r si nd e s e r t s ，o ri nt h ea d j a c e n ta r i da n ds e m i a r i da r e a s T h ef r e q u e n to c c u r r e n c eo fd u s ts t o r m sm a k e sa l li n d i c a t o r , a l la c c e l e r a t o r , a n dac a t a l y s to f p a s t u r e l a n dd e g r a d a t i o na n dl a n dd e s e r t i f i c a t i o n I ti sa l s oam a j o rw a r n i n gm a r k e ri n d i c a t i n gt h em a g n i t u d eo fe c o l o g i c a le n v i r o n m e n td e t e r i o r a t i o n I nt h eg l o b a lc o n t e x t , d u s ts t o r m sa r em a i n l ys e e ni nC e n t r a lA s i a , N o r t hA m e r i c a , C e n t r a lA f r i c a , a n dA u s t r a l i a C h i n a sd u s ts t o r m s ，m o s t l ya p p e a r e di nt h en o r t h w e s ta n dn o r t h e r np a r to ft h ec o u n t r y , c o n s t i t u t eap a r to ft h ed u s ts t o r mp r o c e s si nC e n t r a lA s i a I ta l s om a k e sC h i n ao n eo fr e g i o n si nt h ew o r l dh a v i n gt h em o s to c c u r r e n c e so fd u s ts t o r m s S t u d y i n gd u s ts t o r m sa n da s s o c i a t e dd i s a s t e r si nas y s t e m a t i cm a n n e ri se x t r e m e l yi m p o r t a n tt ou n d e r s t a n d i n gar a n g eo fo t h e ri s s u e s ，i n c l u d i n ge c o l o g i c a le n v i r o n m e n tr e c o n s t r u c t i o n , s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，d i s a s t e rp r e v e n t i o na n dp r e p a r e d n e s s ，a n dc l i m a t ec h a n g e I nt h i sc o n t e x t , t h ep a p e r m a k e sas y s t e m a t i cr e v i e wo ft h el a t e s tp r o g r e s s e sa c h i e v e di ns t u d y i n gt h ed u s ts t o r m sb o t ha th o m ea n da b r o a d , b e f o r ed e f i n i n gt h es u b j e c t sa n do b j e c t i v e sf o rt h es t u d y A u t h o rs t u d i e st h es p a t i a la n dt e m p o r a ld i s t r i b u t i o no fd u s ts t o r m si nN o r t hC h i n a , a n da n a l y z e st h em a j o rf a c t o r st h a th a v ea l li m p a c to nt h eo c C U l T e l i c ea n dd e v e l o p m e n to fd u s ts t o r m sa n da s s o c i a t e di n t e r a c t i o n s ，b a s e do nt h es u r f a c e ，r e m o t es e n s i n g ，a n do t h e rs e l e c t e dd a t a , a n dt h er e s u l t so fn u m e r i c a lm o d e l i n g A u t h o ra l s od i s c u s s e st h em e c h a n i s m st h a tc o n t r i b u t et ot h eo c c u r r e n c ea n dd e v e l o p m e n to fd u s ts t o r m sa n da s s o c i a t e di n t e r n a lv a r i a t i o n s ，a n de x a m i n e st h ea p p r o a c h e st h a tm a yr e s u l ti na ni m p r o v e dn u m e r i c a ld u s ts t o r mm o d e l i n g I na d d i t i o n , a u t