沙尘暴是我国常见的自然气象灾害。 它具有突发性强、影响范围广的特点。 给农业生产、交通运输、空气质量等造成了严重灾害，影响了人民群众的正常生产生活。 今年春季我国多发沙尘天气。 研究发现，蒙古国沙尘的跨境输送是我国沙尘天气的重要来源沙尘暴科学问题研究，其对我国沙尘浓度的贡献已远超我国最大沙源塔克拉玛干沙漠。 .

5月11日，兰州大学大气科学学院黄建平院士团队在《2023年3月至4月我国北方扬尘浓度贡献超过42%》的研究论文发表在《科学》杂志上。指出，蒙古的沙尘席卷我国北方是影响我国北方空气质量的罪魁祸首，对我国北方沙尘浓度的贡献率超过42%。

随着2月下旬蒙古高原气温升高、降水减少、裸露地表持续干燥，在大风作用下易扬起近地表沙尘气溶胶。 在强北风的作用下，沙尘一路南下，影响下游地区。 其中，冷锋和蒙古气旋为沙尘及其跨境传播提供了便利的天气条件。 此后，随着西伯利亚冷空气南下，近地表风速迅速增加，沙尘事件迅速发展，来自蒙古的跨界沙尘逐渐席卷我国北方大部地区。

蒙古对我国北部沙尘浓度贡献有多大？ 基于数值模型耦合动态沙源、模型和轨迹聚类方法，我们详细量化了今年3月初至4月底蒙古对我国北方沙尘浓度的贡献。 研究表明，在我国北方的沙尘事件中，有4起主要起源于塔克拉玛干沙漠，5起主要起源于蒙古。 今年春季蒙古对我国沙尘的总贡献已达42%。

作者进一步将工作扩展到蒙古国跨境沙尘的准确预报。 利用机器学习方法，将全国环境监测数据、气象观测数据、卫星遥感观测数据和WRF-Chem数值模型模拟作为修正模型数据输入，构建了一种基于梯度提升回归法的模型修正方法沙尘天气PM10等关键指标的预报精度得到有效提高。

该研究为了解蒙古跨界沙尘对我国北方的影响提供了重要证据，有助于我们更好地了解跨界沙尘的发生和特征，为沙尘治理提供科学依据。

兰州大学大气科学学院陈思宇教授为论文第一作者，黄建平院士为论文通讯作者。 该研究得到国家自然科学基金委气象联合基金重点项目“蒙古国跨境沙尘灾害天气智能识别与细粒度研究”（）和国家自然科学基金面上基金“风蚀与我国北方半干旱地区农田土壤积沙特征与参数化研究”( )资助。

图1：2023年春季我国北方地面观测站PM10浓度分布及时间序列。

(a)-(d)分别为2023年3月10日、3月15日和3月22日中国北方地面观测站PM10浓度(单位：μg·m-3)分布特征。(e)为时间序列2023年2月19日至4月28日中国北方主要受沙尘暴影响的三个城市（BJ：北京；：呼和浩特；LZ：兰州）PM10浓度。其中，红圈代表2023年2月以来中国沙尘暴事件次数. 由于第一起沙尘事件发生在1月份沙尘暴科学问题研究，图中数字从2开始。

图2：我国北方2023年春季沙尘源及输送情况。

(a)-(k)分别为华北地区3月1日至4月30日、3月7日、3月9日至11日、3月12日至15日、3月19日至24日、2023年4月3日至4日、4月9日至11日、4月12日-15、4月18-21日、4月25日和4月27-29日根据收到的后向轨迹特征（彩色线表示气流轨迹，数字表示占气流轨迹的百分比）和粉尘浓度贡献（单位：μg·kg-1）采用WCWT（CWT- value）分析，颜色表示其他区域对中国北方沙尘浓度的贡献）。

图3：机器学习校正方法的实验效果图。

(a) 兰州市(36.4789°N, 103.6975°E)3月9日至11日不同方法预测的PM10浓度曲线； (b) 3月14日23:00实地观测PM10浓度空间分布（单位：μg·m-3）； (c) 3月14日23:00经机器学习校正的PM10浓度空间分布（单位：μg·m-3）； (d) 3月图片沙尘事件观测PM10值和机器学习修正值的散点分布。

论文引用：

Chen, SY, and , 2023：2023 年 3 月和 4 月中国超过 42% 的灰尘，Adv. 大气。 科学，doi：10.1007/-023-3062-1。

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