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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 沙尘天气的概念、影响因素及划分2

1.2.1 沙尘天气的概念2

1.2.2 沙尘天气的影响因素3

1.2.3 沙尘天气的等级划分4

1.2.4 沙尘天气过程的划分5

1.3 国内外研究现状5

1.3.1 沙尘天气的时空分布特点和传输路径6

1.3.2 沙尘天气的天气气候背景分析8

1.3.3 沙尘起沙物理机制、传输和沉降的数值模拟研究9

1.3.4 沙尘天气的遥感探测研究10

1.3.5 沙尘天气的野外观测、监测系统和风洞实验研究12

1.3.6 沙尘气溶胶的成分分析和理化特性分析14

1.3.7 沙尘天气的危害、影响及对策研究14

主要参考文献15

第2章 我国沙尘天气的特点20

2.1 我国沙尘天气的空间分布20

2.2 我国沙尘天气的历史演变趋势25

2.2.1 南疆沙尘天气的历史演变25

2.2.2 北疆沙尘天气的历史演变26

2.2.3 甘肃、宁夏和青海沙尘天气的历史演变27

2.2.4 内蒙古中西部沙尘天气的历史演变28

2.3 我国沙尘天气的季节变化30

2.4 影响沙尘天气的因子分析31

2.4.1 影响我国沙尘天气的天气系统32

2.4.2 降水对沙尘天气的影响34

2.4.3 大风对沙尘天气的影响37

2.4.4 沙尘源区气候变化特点42

2.4.5 水资源利用不合理对沙尘天气的影响42

2.4.6 其他不合理人类活动对沙尘天气的影响46

2.5 结论49

主要参考文献50

第3章 影响我国的沙尘天气的源地及其传输路径51

3.1 影响我国的沙尘天气的源地及其分类51

3.1.1 沙尘天气源地的定义51

3.1.2 沙尘源地的分类51

3.2 影响我国及北京的沙尘天气的传输路径52

3.2.1 影响我国的沙尘天气的传输路径52

3.2.2 影响北京的沙尘源地和传输路径分析53

3.3 源区地表状态及其变化56

3.3.1 沙漠与戈壁57

3.3.2 黄土60

3.3.3 农牧交错带61

3.3.4 沙尘源区地表土壤粒径分析63

3.4 沙尘源地的地表植被指数特征及其演变66

3.4.1 绿色植物的光学特性66

3.4.2 植物的反射率随波长与叶子中叶绿素含量的关系67

3.4.3 归一化植被指数68

3.4.4 AVHRR-NDVI数据国内外使用情况72

3.4.5 沙尘源区NDVI特征及其演变73

3.5 结论78

主要参考文献78

第4章 影响我国的沙尘天气的天气与气候背景分析81

4.1 典型沙尘天气的天气与气候背景分析81

4.1.1 2000年沙尘天气的天气与气候背景81

4.1.2 2001年沙尘天气的天气与气候背景84

4.1.3 2002年沙尘天气的天气与气候背景95

4.1.4 2003年沙尘天气的天气与气候背景99

4.1.5 2004年沙尘天气的天气与气候背景102

4.1.6 2005年沙尘天气的天气与气候背景106

4.1.7 2006年沙尘天气的天气与气候背景109

4.2 结论112

主要参考文献113

第5章 沙尘天气的卫星遥感监测与分析116

5.1 我国沙尘暴卫星遥感监测研究进程和现状116

5.1.1 我国沙尘灾害卫星遥感监测研究进程116

5.1.2 卫星遥感监测在沙尘灾害研究中的重要作用117

5.2 沙尘天气卫星遥感监测概述118

5.2.1 卫星云图与沙尘光学特性118

5.2.2 沙尘天气卫星遥感原理119

5.2.3 沙尘天气卫星遥感数据源及特点分析120

5.2.4 沙尘天气卫星遥感监测的技术方法123

5.2.5 沙尘源地及移动路径遥感监测129

5.2.6 沙尘信息遥感定量提取研究130

5.3 利用卫星遥感监测沙尘天气典型个例分析131

5.3.1 利用MODIS监测沙尘天气131

5.3.2 利用静止卫星资料跟踪沙尘天气的发生、发展及传输140

5.3.3 利用TOMS资料分析沙尘天气147

5.3.4 利用AVHRR资料分析沙尘天气175

5.4 沙尘天气遥感监测的研究发展179

5.4.1 多平台遥感数据的综合应用179

5.4.2 多学科交叉渗透与研究深度、广度的强化180

5.4.3 地基遥感和卫星遥感综合研究180

5.5 结论181

主要参考文献182

第6章 利用激光雷达监测沙尘天气186

6.1 国内外发展现状186

6.2 激光雷达分类与组成结构188

6.2.1 Mie散射激光雷达的组成188

6.2.2 NIES型激光雷达系统组成及其工作原理190

6.3 激光雷达方程及其反演方法192

6.4 NIES型激光雷达判断沙尘暴的标准193

6.5 NIES型激光雷达数据的解析方法193

6.6 利用NIES型激光雷达对沙尘天气进行监测194

6.6.1 沙尘暴过程中沙尘源区黄沙的分布高度、厚度、持续时间等特征194

6.6.2 沙尘暴过程中沙尘源区沙尘气溶胶质量浓度的垂直分布197

6.6.3 沙尘影响区（北京）2001年春季NIES型激光观测结果199

6.6.4 沙尘过程的大气颗粒物质量浓度的计算210

6.6.5 与地面监测结果的比较212

6.6.6 其他观测结果分析213

6.6.7 与日本激光雷达观测结果的比较214

6.7 结论214

主要参考文献215

第7章 沙尘天气的区域污染特征及对北京大气环境质量的影响219

7.1 沙尘天气的区域污染特征219

7.1.1 空气污染指数的长期演变与区域特征220

7.1.2 沙尘天气传输路径上污染特征和颗粒物粒径分布特征229

7.1.3 2002年典型沙尘天气大气污染监测分析234

7.2 沙尘天气对北京大气环境质量的影响238

7.2.1 北京地区沙尘天气的时空分布239

7.2.2 对区域大气环境质量的影响243

7.2.3 沙尘天气中北京大气沙尘气溶胶的粒径分布特征251

7.2.4 北京及上游源区降尘分析255

7.3 结论262

主要参考文献263

第8章 沙尘天气数值模拟的研究与讨论265

8.1 沙尘天气数值模拟的研究进展265

8.2 模型简介266

8.2.1 GOcART模式系统266

8.2.2 第三代区域气候模式RegCM3系统268

8.2.3 Models-3模式系统270

8.3 模拟结果与讨论277

8.3.1 GOCART模式模拟结果与讨论277

8.3.2 RegCM3模式模拟结果与讨论291

8.3.3 Models-3模式模拟结果与讨论300

8.4 结果讨论308

主要参考文献309

第9章 沙尘天气理化特征分析310

9.1 分析沙尘天气常用的化学分析手段和方法介绍310

9.1.1 颗粒物样品采集的常用方法311

9.1.2 常用的颗粒物化学成分的分析方法313

9.1.3 气溶胶化学成分信息的处理方法325

9.2 我国沙尘源区土壤化学成分分析334

9.2.1 样品采集与分析335

9.2.2 源区土壤元素分布规律336

9.3 我国沙尘源地气溶胶化学成分特征338

9.4 典型沙尘事件沙尘气溶胶化学特征分析344

9.4.1 2000年我国沙尘暴的组成、来源、粒径分布344

9.4.2 元素数据揭示的沙尘暴的几个阶段353

9.4.3 北京沙尘气溶胶化学成分分析363

主要参考文献374