沙尘天气是干旱地区特有的一种灾害性天气,使西北地区脆弱的生态环境进一步恶化,还会对空气质量、人体健康和社会经济造成严重影响。西北地区位于我国西北内陆,气候特征复杂,土地类型多样,是我国沙尘天气发生频率较高的地区,同时也是中亚沙尘暴区的一个重要贡献源。沙尘天气多发于春季,在2017年冬季也出现了沙尘天气,因此,研究该地区不同季节沙尘天气特征、沙尘气溶胶的运输和潜在源区具有现实意义。本文首先使用WRF-Chem模型和NCEP资料,耦合MOZART-MOSAIC化学-气溶胶方案和AFWA起沙方案,对2017年发生在西北地区春季、冬季两次沙尘过程进行模拟,通过气象站点观测值验证了模型对沙尘天气的模拟效果,展示了沙尘天气过程和沙尘浓度的变化过程。其次,利用HYSPLIT模式、潜在源贡献因子分析法（PSCF）和权重浓度法（CWT）,追溯两次沙尘天气的气团移动轨迹,定量计算潜在源区对西北典型城市沙尘气溶胶浓度的影响程度。最后,利用逐小时监测数据,分析不同季节沙尘天气颗粒物(PM₁₀、PM_2.5)浓度变化特征和沙尘发生前期、中期、后期的污染特点,然后进一步分析大气颗粒物与风速和气温的关系。主要结果如下:（1）WRF-Chem模式较好地再现了沙尘天气变化过程。春季（5月）沙尘过程的主要影响因素为气旋与地面冷锋,冬季（12月）则为地面冷锋。模式识别出了春季沙尘主要源区为新疆南部塔里木盆地及周边地区、内蒙古西北部、陕西北部,冬季为吐鲁番盆地和库姆塔格沙漠。同时,也较好地捕捉到塔里木盆地、甘肃北部沙尘气团的移动。模式对于气温的模拟效果较风速更为理想,相关系数为0.89。不同季节的模拟效果也存在差异,对于春季气温与风速模拟效果较好,对于冬季极端气象条件下的天气过程模拟效果不甚理想。（2）WRF-Chem模拟结果显示,春季与冬季沙尘强度不同。春季沙尘天气强度较大,地面沙尘浓度最高超过400 mg/m³,沙尘排放通量最高为128μg/（m²·s）;冬季沙尘天气强度较小,地面沙尘浓度最高为162 mg/m³,沙尘排放通量最高为86μg/（m²·s）。（3）利用HYSPLIT模式对沙尘期间气团进行后向轨迹研究,不同季节沙尘的输送路径不同。春季沙尘为偏北路径,冬季为西北路径,且都有来自于境外的气团;CWT与PSCF方法的结果存在差异,CWT结果显示的潜在源区更为全面和细致,且对于目标城市的贡献大小有很好的体现;不同季节沙尘的潜在源区不同,春季沙尘的潜在源区为西北方向的塔里木盆地、吐鲁番盆地、河西走廊、柴达木盆地和内蒙古西部戈壁滩;冬季为塔里木盆地、吐鲁番盆地、河西走廊。（4）沙尘天气对城市空气质量有严重影响。AQI在沙尘发生时明显升高,在沙尘期间保持高值,个别城市AQI持续为500;沙尘天气对粗颗粒物PM₁₀的影响较PM_2.5大,在沙尘中期,各个兰州、西安、西宁、乌鲁木齐和银川的PM₁₀的平均浓度分别为797.42μg/m³、991.20μg/m³、193.55μg/m³、231.07μg/m³和951.36μg/m³,PM_2.5的平均浓度为174.91μg/m³、305.80μg/m³、42.37μg/m³、41μg/m³和239.28μg/m³。（5）无论春季还是冬季,在整个沙尘过程中,PM_2.5/PM₁₀的突降时刻较各地PM₁₀或PM_2.5浓度突增时刻较为提前。春季颗粒物与风速和气温的相关性较冬季更强,沙尘前期颗粒物与风速和气温的相关性较中期和后期强。综上所述,西北地区不同季节沙尘天气、沙尘气溶胶的时空分布不同,沙尘通量和浓度存在差异,春季沙尘为偏北路径,冬季为西北路径,且春季沙尘较冬季的潜在源区范围更大。沙尘天气对空气质量有较强负面影响,对PM₁₀影响更大,PM_2.5/PM₁₀可作为沙尘天气预警的指标,需引起重视。