中国环境监测总站沙尘暴网络监测分析预测培训

中国环境监测总站沙尘暴网络监测分析预测培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01沙尘天气基础知识概述022023年我国沙尘天气特征分析03沙尘暴网络监测体系构建04沙尘天气预测预警技术方法CONTENTS目录05沙尘天气影响与防御措施06沙尘天气变化趋势与防治展望01沙尘天气基础知识概述

沙尘天气的定义与形成条件

沙尘天气的定义沙尘天气是指强风从地面卷起大量尘沙，导致空气混浊、水平能见度明显下降的天气现象，主要发生在沙漠或半干旱地区。

形成的主要自然因素沙尘天气的形成直接取决于风力、气温、降水及土壤表层状况。气温高、降雨少、大风多是形成沙尘天气的主要自然原因。

形成的关键条件沙尘天气形成需具备三个主要因素：一是沙源，如中国北方的南疆盆地、甘肃河西走廊和内蒙古中西部地区等；二是强风；三是热力不稳定的空气层结。

其他影响因素生态环境和城市建设中的问题也是沙尘天气形成的重要原因，近年研究表明，气溶胶与气象条件存在复杂的双向作用机制。01沙尘天气的分类及特征指标沙尘天气的五级分类体系根据水平能见度差异，沙尘天气分为浮尘、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴和特强沙尘暴五类，各类别具有不同的气象表现和影响程度。02浮尘与扬沙的特征指标浮尘发生时无风或平均风速≤3米/秒，尘沙浮游使水平能见度小于10公里；扬沙由风将地面尘沙吹起，能见度在1公里至10公里之间。03沙尘暴及以上级别的判定标准沙尘暴能见度小于1公里；强沙尘暴能见度小于500米；特强沙尘暴（黑风暴）能见度小于50米，瞬时风速≥25米/秒（10级），具有突发性强、破坏力大的特点。04衡量沙尘强度的关键参数以空气中悬浮颗粒物浓度为重要衡量指标，沙尘暴发生时PM10浓度可超过每立方米15000微克，远超一般沙尘天气的浓度水平。

沙尘天气的衡量指标与分级标准01核心衡量指标：能见度与悬浮颗粒物浓度沙尘天气的主要衡量指标为水平能见度，同时参考空气中悬浮颗粒物浓度。中国环境检测总站以悬浮颗粒物浓度作为重要指标，北京沙尘天气时浓度一般不超过1000微克/立方米，而沙尘暴时浓度远高于此标准。

02浮尘：无风或微风下的低能见度现象浮尘是指在无风或平均风速≤3米/秒时，尘沙浮游在空中导致水平能见度小于10公里的天气现象，此时空气混浊但风力较小。

03扬沙：中低风速下的中度混浊天气扬沙是风将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度处于1公里至10公里之间的天气现象，其风力和混浊程度介于浮尘与沙尘暴之间。

04沙尘暴：强风导致的严重低能见度天气沙尘暴是强风将地面尘沙吹起，使空气很混浊，水平能见度小于1公里的天气现象，是沙暴（大量沙粒卷入近地层）和尘暴（大量尘埃卷入高空）的总称。

05强沙尘暴与特强沙尘暴（黑风暴）强沙尘暴能见度小于500米；特强沙尘暴（黑风暴）瞬时风速≥25米/秒（10级）、能见度＜50米，具有突发性强、破坏力大的特点，生命史通常不到12个小时。

温带气旋与沙尘天气的关联机制01温带气旋的结构与天气特征温带气旋是占有三度空间的、在同一高度上中心气压低于四周的大尺度涡旋，属冷性系统且具有斜压性，通常伴随锋面出现，又称"锋面气旋"，可带来狂风暴雨、雾、沙尘、强对流和暴风雪等丰富天气。

02温带气旋对沙尘天气的驱动作用温带气旋带来的强风是沙尘天气形成的关键动力条件之一，其系统内的大风可将地面大量沙尘物质吹起并卷入空中，导致空气混浊、水平能见度下降，是沙尘天气发生和扩散的重要触发机制。

03温带气旋影响下的沙尘天气卫星观测卫星云图显示，在温带气旋头部区域可见灰黄色的沙尘，例如2022年4月20日开始的沙尘天气过程，最初由蒙古国南部和内蒙古西部受温带气旋影响出现沙尘，随后沙尘区向东南方向扩展。022023年我国沙尘天气特征分析空间分布特征：西多东少格局显著2023年沙尘天气总体发生概况

2023年我国沙尘天气呈现明显的"西多东少"分布特征，主要影响区域集中在西北、华北及内蒙古等传统沙源地及下风向地区，东部及南部地区受影响相对较轻。强度水平：总体维持较低等级

2023年我国沙尘天气总体强度处于较低水平，以浮尘、扬沙天气过程为主，强沙尘暴及特强沙尘暴（黑风暴）发生频次较少，未出现大范围极端沙尘灾害事件。与历史同期对比：符合长期减少趋势

参考近10年春季沙尘天气年均9.2次的平均值（1981-2010年均值为17次），2023年沙尘天气发生频次继续保持在历史较低区间，符合我国沙尘天气次数减少、强度减弱的长期变化趋势。空间分布特征：西多东少格局解析西部沙源区为高发核心我国北方主要沙源包括南疆盆地、甘肃河西走廊和内蒙古中西部地区等，这些区域是沙尘天气的主要发源地和高发区。东部地区受影响相对较轻相比西部沙源区，东部地区由于距离沙源较远，且受地形、植被等因素影响，沙尘天气发生频次和强度总体较低。2023年西多东少态势显著2023年我国沙尘天气呈现明显的西多东少分布特征，西部干旱半干旱地区发生频次高、影响范围广，东部地区则相对较少。低强度沙尘天气占比高强度特征：总体水平较低的表现2023年我国沙尘天气以浮尘、扬沙等低强度类型为主，强沙尘暴及以上级别过程发生频次少，未出现特强沙尘暴（黑风暴）。PM10浓度峰值偏低监测显示，2023年沙尘过程中PM10浓度峰值普遍低于严重沙尘暴标准（超过每立方米15000微克），多数地区峰值在每立方米1000-5000微克区间。瞬时风速未达强灾害标准全年沙尘天气过程中，瞬时最大风速多低于25米/秒（10级风），未出现因极端风力导致的重大破坏性事件。与历史同期对比强度减弱相比1981-2010年春季沙尘天气年均17次的均值及近10年均值9.2次，2023年春季沙尘天气频次进一步处于较低水平，整体强度延续减弱趋势。与历史同期数据对比分析近十年春季沙尘天气频次下降趋势1981-2010年春季沙尘天气年均发生17次，近10年年均减少至9.2次，总体呈现次数减少、强度减弱的趋势。2023年沙尘天气与近年均值比较2023年我国沙尘天气总体水平较低，延续了近十年频次下降的态势，与近10年春季年均9.2次的水平相比处于较低区间。2025年春季沙尘天气特殊案例参考2025年春季我国发生14次沙尘天气过程，影响范围触及海南岛，为2000年以来影响区域最南端的一次，显示沙尘天气仍存在年际波动特征。03沙尘暴网络监测体系构建中国环境监测总站监测网络架构

监测指标体系以空气中悬浮颗粒物浓度作为核心衡量指标，中国环境检测总站专家以此区分沙尘天气与一般扬尘，为监测提供量化标准。

分级监测依据依据《沙尘暴天气等级》(GB/T20480—2017)，对浮尘、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴和特强沙尘暴五类沙尘天气进行分级监测与数据收集。

预报预警体系已建立覆盖高空到地面、时效0-10天的沙尘暴预报预警指标体系，研发出逐日沙尘暴客观预报系统，可精准预报沙尘扩散路径及区域影响差异。

地面监测站点布设与数据采集监测站点布设原则地面监测站点布设需综合考虑沙尘源区、传输路径及人口密集区域，重点覆盖我国北方干旱半干旱地区，如南疆盆地、甘肃河西走廊和内蒙古中西部等主要沙源地，形成覆盖高空到地面的立体监测网络。

监测参数与指标监测参数包括水平能见度、PM10浓度、瞬时风速等关键指标，其中PM10浓度是衡量沙尘天气强度的重要参数，沙尘暴发生时可超过每立方米15000微克，能见度是天气分类的核心依据（如特强沙尘暴能见度<50米）。

数据采集与传输机制通过地面监测站点实时采集气象要素（风力、气温、降水）和环境参数（悬浮颗粒物浓度），数据实时传输至预报预警系统，为沙尘暴客观预报模型提供基础数据支撑，实现从数据采集到预报的全链条联动。卫星遥感监测技术应用沙尘起源与扩散动态监测卫星遥感技术可精准捕捉沙尘起源地，如2022年4月20日，风云卫星监测显示蒙古国南部和内蒙古西部为沙尘初始发生区域，并追踪其向东南方向扩展至内蒙古中部、宁夏、陕西、山西及北京等地的过程。沙尘影响范围可视化呈现通过卫星云图能直观展示沙尘影响范围，例如2025年春季我国14次沙尘天气过程中，卫星监测到沙尘影响范围触及海南岛，为2000年以来影响区域最南端的一次。关键区域沙尘活动特征识别卫星遥感可识别温带气旋与沙尘活动的关联，从卫星图像中能清晰看到温带气旋头部伴随的灰黄色沙尘区域，为分析沙尘输送动力机制提供重要依据。

监测数据质量控制与标准化数据采集质量控制规范沙尘天气监测数据采集流程，确保采样点布设代表性，严格控制采样工具、时间及环境条件，保障原始数据准确性。

数据传输与存储规范建立加密传输机制，防止数据在传输过程中丢失或失真；采用标准化数据格式进行存储，确保数据长期可追溯和共享。

数据审核与校验机制通过自动化程序与人工复核相结合的方式，对监测数据进行异常值检测、逻辑性校验，剔除无效数据，保证数据可靠性。

监测指标标准化体系依据《沙尘暴天气等级》(GB/T20480—2017)等标准，统一能见度、PM10浓度等关键指标的监测方法和单位，实现数据可比。04沙尘天气预测预警技术方法

传统预报模式原理与应用传统预报模式的核心原理传统模式基于物理方程单独模拟气象参数与气溶胶传输，未充分考虑气溶胶与气象条件之间的双向耦合效应。

传统模式的主要应用方式我国科研团队利用传统模式建立了覆盖高空到地面、时效0-10天的沙尘暴预报预警指标体系，并研发出逐日沙尘暴客观预报系统。

传统模式的预报案例在2025年11月27日沙尘影响安徽、江苏、上海等地的过程中，传统预报系统成功预报了次日内蒙古西部、甘肃中西部等地的第二轮沙尘扩散路径及区域影响差异。

人工智能预报模型发展现状全球首个气溶胶-气象耦合AI模型2025年11月，全球首个气溶胶-气象耦合预报人工智能模型在兰州干旱气象研究所投入试运行，该模型整合气溶胶与气象要素的双向影响机制。

AI模型核心技术特点利用人工智能模拟动态关联，可在1分钟内生成未来5天、分辨率达5公里的全球高精度环境气象预报，覆盖54个关键参数。

AI模型预报精度提升相比国际先进系统，其预报精度在气溶胶总量和地面沙尘浓度方面提升10%-30%，并提供沙尘、硫酸盐、黑炭等气溶胶的光学厚度与质量浓度数据。

传统模式与AI模型对比优势传统沙尘预报模式将气溶胶与气象要素分离计算，难以捕捉二者动态交互作用，AI模型通过耦合机制实现更精准的沙尘天气预测。

气溶胶-气象耦合预报模型介绍模型核心机制：双向作用模拟该模型整合气溶胶与气象要素数据，模拟两者复杂的双向作用机制，突破传统模式分离计算的局限，动态关联气溶胶浓度与气象条件变化。

技术特点：高精度与高效率2025年11月在兰州干旱气象研究所投入试运行，可在1分钟内生成未来5天、分辨率达5公里的全球高精度环境气象预报，覆盖54个关键参数。

预报精度提升：关键指标优化相比国际先进系统，其在气溶胶总量和地面沙尘浓度预报精度方面提升10%-30%，并能提供沙尘、硫酸盐、黑炭等气溶胶的光学厚度与质量浓度数据。

应用价值：全球首个创新实践作为全球首个气溶胶-气象耦合预报人工智能模型，为沙尘天气等环境气象灾害的精准预报预警提供了技术支撑，助力应对全球性气溶胶-气象交互挑战。预报预警指标体系构建全链条监测覆盖我国科研团队已建立覆盖高空到地面、时效0-10天的沙尘暴预报预警指标体系，实现对沙尘天气形成、发展、传输、消散全过程的动态监测。客观预报系统研发研发出逐日沙尘暴客观预报系统，可精准预报沙尘扩散路径及区域影响差异，例如在2025年11月27日沙尘影响安徽、江苏、上海等地的过程中，成功预报了次日内蒙古西部、甘肃中西部等地的第二轮沙尘扩散情况。人工智能模型应用2025年全球首个气溶胶-气象耦合预报人工智能模型投入试运行，该模型整合气溶胶与气象要素的双向影响机制，利用人工智能模拟动态关联，可在1分钟内生成未来5天、分辨率达5公里的全球高精度环境气象预报，覆盖54个关键参数。预报精度显著提升相比国际先进系统，人工智能模型在气溶胶总量和地面沙尘浓度方面的预报精度提升10%-30%，并能提供沙尘、硫酸盐、黑炭等气溶胶的光学厚度与质量浓度数据，为精准预警提供有力支撑。

预报精度评估与检验方法预报精度提升量化指标2025年投入试运行的全球首个气溶胶-气象耦合预报人工智能模型，在气溶胶总量和地面沙尘浓度预报精度方面较国际先进系统提升10%-30%。

多维度检验参数体系该模型覆盖54个关键参数，可提供沙尘、硫酸盐、黑炭等气溶胶的光学厚度与质量浓度数据，实现对沙尘天气多要素的综合检验。

动态关联模拟检验通过整合气溶胶与气象要素的双向影响机制，利用人工智能模拟二者动态关联，提升对沙尘生成、传输过程预报的准确性检验能力。

业务化预报效果检验案例在2025年11月27日沙尘影响安徽、江苏、上海等地过程中，我国研发的逐日沙尘暴客观预报系统准确预报了次日内蒙古西部、甘肃中西部等地的第二轮沙尘扩散路径及区域影响差异。05沙尘天气影响与防御措施

沙尘天气对空气质量的影响可吸入颗粒物浓度急剧升高沙尘天气发生时，空气中悬浮颗粒物浓度显著上升，其中PM10浓度在沙尘暴期间可超过每立方米15000微克，远超日常空气质量标准。

能见度显著下降根据沙尘天气分类，浮尘使能见度小于10公里，扬沙在1-10公里之间，沙尘暴能见度小于1公里，特强沙尘暴（黑风暴）能见度可低于50米。

空气质量指数严重恶化沙尘天气导致空气质量指数（AQI）大幅攀升，常达到严重污染级别，对人体健康和交通出行造成直接影响，北京等地曾出现沙尘时PM10浓度超1000微克/立方米的情况。

气溶胶与气象条件的双向作用沙尘气溶胶与气象条件存在复杂双向作用机制，2025年试运行的全球首个气溶胶-气象耦合预报人工智能模型已证实两者动态关联对空气质量的综合影响。

对人体健康的潜在危害分析呼吸道系统损伤风险沙尘天气中可吸入颗粒物（PM10）浓度显著升高，沙尘暴发生时PM10浓度可超过每立方米15000微克，易引发咳嗽、哮喘等呼吸道疾病，长期暴露可能导致慢性阻塞性肺疾病等。

眼部及皮肤刺激危害沙尘中的尘沙颗粒直接接触眼部可引起结膜炎、角膜炎等炎症，导致眼睛干涩、红肿；接触皮肤则可能引发过敏反应或加重皮肤病症状，尤其对敏感人群影响显著。

心血管系统间接影响空气中高浓度悬浮颗粒物进入人体后，可能通过血液传输影响心血管系统，增加高血压、冠心病等疾病的发病风险，极端情况下可能诱发心肌梗死等急性心血管事件。

传染病传播风险增加沙尘天气可能携带细菌、病毒等病原体，随着空气流动扩散，在人群密集区域易增加呼吸道传染病的传播几率，同时干燥环境也会降低人体呼吸道黏膜的防御能力。主要防御措施与应急响应个人防护措施沙尘天气发生时，公众应减少外出，必须外出时佩戴口罩、防风眼镜等防护用品，回到室内后及时清洗面部和口鼻。交通出行安全能见度低时，驾驶人员应减速慢行，开启雾灯、示廓灯等，必要时选择安全地点停车；机场、高速公路等应根据预警信息采取临时管制措施。农业生产防护提前加固温室大棚等设施，及时清理田间积沙，对农作物采取覆盖等保护措施，减少沙尘对农业生产的影响。城市环境管理加强城市道路清扫和洒水降尘，建筑工地停止土方作业并覆盖裸露地面，减少本地扬尘对空气质量的叠加影响。应急响应机制根据沙尘天气预警级别，相关部门启动相应应急响应，及时发布预警信息，组织开展应急处置工作，保障公众生命财产安全。公众防护知识普及

沙尘天气个人防护要点沙尘天气发生时，公众应尽量减少外出，必须外出时需佩戴口罩、防风眼镜、帽子和丝巾等防护用品，避免沙尘进入口鼻和眼睛。回到室内后及时清洗面部和口鼻，更换衣物。

室内防护措施建议关闭门窗，防止沙尘进入室内；使用加湿器增加室内湿度，缓解呼吸道不适；及时清理室内沙尘，保持环境清洁。

特殊人群防护注意事项老年人、儿童、患有呼吸道疾病和心血管疾病的敏感人群应尽量避免外出，如需外出需有家人陪同，并随身携带必要药品。

出行安全防护指南沙尘天气能见度低，驾驶人员应减速慢行，保持安全车距，开启近光灯、示廓灯和前后位灯；行人应远离广告牌、大树等易被风吹倒的物体，注意避让过往车辆。06沙尘天气变化趋势与防治展望全球沙尘天气变化趋势分析

全球沙尘年排放量及主要来源全球每年约20亿吨沙尘进入大气层，其中80%的沙尘来源于北非和中东沙漠地区。中国春季沙尘天气频次变化趋势近20年中国春季沙尘天气总体呈现次数减少、强度减弱的趋势，由1981-2010年均值17次减少到近10年均值9.2次。近年特殊沙尘事件及影响范围2025年春季中国发生14次沙尘天气过程，影响范围触及海南岛，为2000年以来影响区域最南端的一次。全球沙尘防治国际协作进展2007年世界气象组织建立沙尘暴预警系统，2019年成立联合国防治沙尘暴联盟以应对全球性沙尘挑战。

我国沙尘天气长期变化特征春季沙尘天气频次显著下降近20年我国春季沙尘天气总体呈现次数减少、强度减弱的趋势，由1981-2010年均值17次减少到近10年均值9.2次。

2025年春季沙尘天气异常特征2025年春季我国发生14次沙尘天气过程，影响范围触及海南岛，为2000年以来影响区域最南端的一次。

生态工程对沙尘控制的积极作用中国通过"三北"防护林工程实现荒漠化土地面积减少，对沙尘天气频次下降起到重要作用。国际合作与防治联盟进展

全球沙尘主要来源与跨国影响全球每年约20亿吨沙尘进入大气层，其中80%来自北非和中东沙漠，沙尘天气具有显著的跨国界输送特征，需通过国际合作共同应对。世界气象组织预警系统建设2007年世界气象组织建立沙尘暴预警系统，旨在提升全球沙尘天气的监测、预报与信息共享能力，为各国防御沙尘灾害提供支持。联合国防治沙尘暴联盟成立2019