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本论文利用常规气象观测资料、沙尘气溶胶观测资料以及中尺度模式MM5、沙尘天气数值预报模式的数值模拟方法，对内蒙古中西部强和特强沙尘暴的气候学特征、沙尘暴的主要影响系统的发生发展特点及与沙尘暴的关系、典型沙尘暴过程中的地面大风特征和大气层结特征、地形对我国北方沙尘传输的影响、典型沙尘暴过程中沙尘气溶胶的物理特征等进行了观测和模拟研究。主要研究结论如下：
(1)内蒙古中西部1957年至2006年强和特强沙尘暴过程多达213次，存在显著的年代际和年际变化，与前相比，1996年至2006年内蒙古中西部局地性强和特强沙尘暴次数明显增多，有四个沙尘暴多发中心，在锡林郭勒盟苏尼特右旗形成一个新中心。
(2)导致内蒙古沙尘暴天气的地面天气系统可分为三种类型：爆发性蒙古气旋型、持续性蒙古气旋型和持续性高压底部型。三种类型沙尘暴期间，地面气象要素都呈现出气压上升、温度下降、大风迅速增强、能见度显著变小，能见度与地面大风同步变化的特征，且都有混合层密切伴随始终。
(3)混合层是内蒙古中西部沙尘暴过程中的重要层结特征，三种类型沙尘暴期间，混合层的高度可达700hpa及以上，主要因干旱环境下旺盛的地面加热导致形成。沙尘暴发生前深厚混合层的形成有利于强干对流产生，沙尘暴持续期间，混合层具有与沙尘暴密切伴随的趋势，另外，在特定地形条件下，混合层能够被平流，并有益于沙尘暴的持续。
(4)蒙古气旋的形成源于地形影响下的斜压不稳定发展。阿尔泰-萨彦岭山地对低层冷空气有阻滞作用，使蒙古气旋经历缓慢发展到剧烈爆发的演变。
(5)地形影响沙尘的传输方向和高度。我国北方地形加强了沙尘向南传输；同时，地形使沙尘传输分为整体推进式和跨越式，源于蒙古国、内蒙古地区的沙尘传输一般为整体推进式，产生于青藏高原的沙尘常形成跨越式传输。
(6)沙尘TSP浓度和气溶胶光学厚度均与沙尘暴强度具有良好对应关系，内蒙古中西部强沙尘暴TSP浓度最大达到52.153mg·m-3，为城市冬季人为污染物浓度值的50倍以上，约为背景大气的500倍；普通强度沙尘天气发生时，大气气溶胶光学厚度是平时的4-5倍。
(7)朱日和地区沙尘暴和扬沙天气下的平均起沙率分别为6.0×10-8kg·m-2·s-1和4.14×10-8kg·m-2·s-1；摩擦速度一般都在<1m/s的范围内。n取1或2时，起沙率与U*n线性相关最好。