王海鷹　陳昱之　寶樂(lè)爾阿拉善盟氣象局

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阿拉善盟2014年4月23~24日大風(fēng)沙塵天氣過(guò)程分析

王海鷹陳昱之寶樂(lè)爾
阿拉善盟氣象局

[摘要]2014年4月23日至24日沙塵天氣是2014年春季阿拉善盟強(qiáng)度最強(qiáng)、范圍最廣的一次沙塵過(guò)程。本文通過(guò)對(duì)Micaps常規(guī)氣象資料和自動(dòng)站實(shí)測(cè)資料進(jìn)行分析，得出本次沙塵天氣過(guò)程是冷鋒型沙塵天氣，強(qiáng)烈的冷平流是形成強(qiáng)沙塵天氣的主要原因。地面高低壓之間強(qiáng)氣壓梯度造成的大風(fēng)及冷鋒過(guò)境的抬升作用，配合高低空急流，觸發(fā)了本次強(qiáng)沙塵天氣；高空形成深厚的切斷低壓，較大的垂直溫度遞減率，較好的混合層條件為強(qiáng)沙塵天氣提供了有利的熱力條件；較好的散度、渦度、垂直速度等為強(qiáng)沙塵天氣提供了有利的動(dòng)力條件。

[關(guān)鍵詞]沙塵暴冷鋒型環(huán)流背景動(dòng)力熱力條件

大風(fēng)是一種破壞力很強(qiáng)的災(zāi)害性天氣，大風(fēng)會(huì)造成沙塵暴，使能見(jiàn)度顯著下降，對(duì)交通造成嚴(yán)重影響。沙塵天氣的產(chǎn)生是由多種因素導(dǎo)致的，大風(fēng)是沙塵發(fā)生的動(dòng)力條件，而地表大量的沙塵粒子是產(chǎn)生沙塵必不可少的物質(zhì)條件。另外，沙塵的發(fā)生直接受到天氣系統(tǒng)的觸發(fā)，而天氣的變化取決于氣候條件的變化。阿拉善盟大風(fēng)天氣主要出現(xiàn)在春季，往往是與冷空氣大規(guī)?；顒?dòng)相聯(lián)系，由于阿拉善盟地表覆蓋率低，土質(zhì)比較疏松，為沙塵天氣提供了物質(zhì)條件，因此在阿拉善盟地區(qū)大風(fēng)和沙塵天氣是常常是伴隨出現(xiàn)的天氣現(xiàn)象[1]。

一、天氣實(shí)況

2014年4月23日至25日的強(qiáng)冷空氣自西向東造成了新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏等多個(gè)地區(qū)的強(qiáng)沙塵天氣，也是阿拉善盟2014年春季強(qiáng)度最強(qiáng)、范圍最廣的一次沙塵天氣過(guò)程。其中4月23日下午至24日中午前后，阿拉善盟出現(xiàn)6～7級(jí)西北大風(fēng)，陣風(fēng)達(dá)7～9級(jí)；阿拉善盟9個(gè)常規(guī)站點(diǎn)中有5個(gè)出現(xiàn)沙塵暴，4個(gè)出現(xiàn)揚(yáng)沙（見(jiàn)表1）；且沙塵天氣最強(qiáng)時(shí)段集中在23日夜間。

表1阿拉善盟2014年4月23日至24日大風(fēng)、沙塵天氣實(shí)況

二、環(huán)流背景及影響系統(tǒng)分析

1.500 hpa環(huán)流背景

前期，歐亞大陸的環(huán)流形勢(shì)為“兩脊一槽”型，由于里海、咸海、貝湖地區(qū)有暖平流向北輸送，使得烏拉爾山高壓脊和貝湖高壓脊不斷發(fā)展，兩脊之間的西西伯利亞大槽也不斷加深。之后，烏拉爾山高壓脊向東北方向發(fā)展，貝湖高壓脊向西北方向發(fā)展，使得西西伯利亞大槽與其北部冷空氣被切斷，形成切斷低壓，東移南壓影響阿拉善盟[2]。

23日08時(shí)，短波槽位于新疆北部，有-36℃冷中心與之配合，冷槽前部疏散，槽發(fā)展東移；23日20時(shí)，短波槽移至新疆東部，且溫度槽落后于高度槽，冷中心略有東移，中心強(qiáng)度變化不大，槽底部有46米/秒的急流配合（見(jiàn)圖1左）；24日08時(shí)，短波槽東移加深形成冷渦（中心值為544），冷中心進(jìn)一步東移南壓，阿拉善盟風(fēng)速明顯加強(qiáng)，達(dá)來(lái)呼布500hpa風(fēng)速由24米/秒加強(qiáng)到44米/秒。這是阿拉善盟大風(fēng)沙塵天氣23日夜間最強(qiáng)的有利動(dòng)力條件[3]。

2. 700hpa環(huán)流背景

23日08時(shí)，冷槽位于新疆西南部，溫度槽落后于高度槽，等高線、等溫線夾角接近90度，槽線附近有強(qiáng)烈冷平流，大氣斜壓性強(qiáng)；23日20時(shí)，形成閉合低壓，冷槽已移至新疆東部，冷鋒鋒區(qū)位于河西走廊，溫度梯度達(dá)32℃/10個(gè)緯距，阿拉善盟西北部已經(jīng)受強(qiáng)冷空氣影響，中東部地區(qū)處于暖脊中（見(jiàn)圖1右）；24日08時(shí)，冷鋒鋒區(qū)已經(jīng)影響阿拉善盟大部地區(qū)，冷槽加深形成-20℃的冷中心，等高線與等溫線夾角90度，斜壓有效位能造成阿拉善盟夜間地面強(qiáng)風(fēng)，引發(fā)強(qiáng)沙塵天氣。

700hpa與500hpa高度場(chǎng)形勢(shì)相似，同樣形成切斷低壓并加深東移南壓，且等高線與等溫線交角隨高度降低而增大，500hpa為30℃左右，700hpa接近垂直，高空有大量的斜壓有效位能，而西西伯利亞大槽的被切斷及向南擴(kuò)展，導(dǎo)致了高空鋒區(qū)的南壓，引發(fā)強(qiáng)冷空氣的爆發(fā)[4]。

3.地面影響系統(tǒng)

前期地面高壓自里海附近配合冷鋒東移南壓，23 日08時(shí)移至巴爾克什湖附近，中心強(qiáng)度為1040.0hpa，冷鋒位于貝湖至新疆西部；23日20時(shí)，冷鋒由于薩彥嶺阻擋作用斷裂為南北兩支，其中南支開(kāi)始影響阿拉善盟；24日08時(shí)移出阿拉善盟（見(jiàn)圖3）。

地面冷鋒23日夜間過(guò)境，而一般冷鋒型沙塵天氣由于夜間的負(fù)反饋?zhàn)饔枚鴾p弱或消失，本次過(guò)程主要是因?yàn)槔淇諝鈴?qiáng)烈，且鋒后有強(qiáng)大的氣壓梯度，達(dá)15hpa/500公里，冷鋒前后變壓差達(dá)到10hpa，大氣受強(qiáng)大的氣壓梯度力和變壓梯度力共同作用形成強(qiáng)風(fēng)，引起夜間強(qiáng)沙塵天氣[5]。

圖1 2014年4月24日08時(shí)500hPa高空形勢(shì)場(chǎng)（左）、2014年4月23日20時(shí)700hPa高空形勢(shì)場(chǎng)（右）

三、熱力、動(dòng)力條件分析

1.熱力條件

分析阿拉善盟2個(gè)常規(guī)站點(diǎn)（位于西部的達(dá)來(lái)呼布和東部的諾日公）23日20時(shí)的TlogP圖（見(jiàn)圖4），看出兩站較為相似：飽和假相當(dāng)位溫均隨氣壓降低而迅速減小，垂直方向的溫度遞減率非常大；500hpa位溫和假相當(dāng)位溫距離接近，假相當(dāng)位溫和飽和假相當(dāng)位溫之間距離非常大，說(shuō)明中低層大氣極為干燥；中低層位溫和假相當(dāng)位溫幾乎垂直于橫坐標(biāo)軸，層結(jié)非常接近絕熱狀態(tài)(混合層)，熱力條件配合的非常好，利于強(qiáng)沙塵天氣的發(fā)生、發(fā)展。

2.動(dòng)力條件

23日至24日，散度場(chǎng)上，阿拉善盟存在低層輻合、高層輻散，且輻合輻散明顯，有利于強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，引發(fā)沙塵天氣；渦度場(chǎng)上，沙塵天氣發(fā)生、發(fā)展時(shí)間段，阿拉善盟上空均是負(fù)渦度平流區(qū)，利于高空冷空氣的動(dòng)量下傳；風(fēng)場(chǎng)上，風(fēng)向隨高度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，有較明顯的風(fēng)速垂直切變，有利于動(dòng)量下傳；垂直速度場(chǎng)上，西部地區(qū)從低層到高層均為上升運(yùn)動(dòng)，最強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在500hpa附近，最大值達(dá)到-26× 10-2hpa/s，東部地區(qū)則為下沉運(yùn)動(dòng)，最大值達(dá)到24× 10-2hpa/s，強(qiáng)沙塵暴出現(xiàn)在強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)與下沉運(yùn)動(dòng)梯度密集區(qū)內(nèi)，即強(qiáng)冷空氣下沉強(qiáng)迫抬升其前的暖氣團(tuán)產(chǎn)生對(duì)流觸發(fā)強(qiáng)沙塵暴。

圖3 2014年4月23日08時(shí)至24日08時(shí)地面冷鋒移動(dòng)路徑

圖4 2014年4月23日20時(shí)達(dá)來(lái)呼布（左）、諾日公（右）TlogP圖

四、小結(jié)

1.高空深厚的切斷低壓，地面高低壓之間強(qiáng)氣壓梯度造成的大風(fēng)及冷鋒過(guò)境的抬升作用，配合高低空急流，觸發(fā)了本次強(qiáng)沙塵天氣。

2.溫度槽落后于高度槽，強(qiáng)冷平流、斜壓性強(qiáng)的環(huán)流配置是本次沙塵天氣的主要原因，溫度槽與高度槽隨高度降低夾角不斷增大，斜壓性不斷增強(qiáng)，為沙塵天氣的不穩(wěn)定層結(jié)提供了有利條件。

3.較大的溫度垂直遞減率；低層輻散、高層輻合；負(fù)渦度對(duì)于高空冷空氣的動(dòng)力下傳，垂直速度的強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)、明顯的風(fēng)垂直切變等，為此次沙塵天氣提供了有利的動(dòng)力條件。

4.高空低渦北抽，造成阿拉善盟南部冷平流較北部偏弱，使得北部較南部沙塵天氣強(qiáng)。

5.本次沙塵天氣主要

集中在夜間，一般冷鋒型沙塵暴由于夜間的負(fù)反饋?zhàn)饔枚鴾p弱或消失，因此此次冷鋒系統(tǒng)發(fā)展相當(dāng)強(qiáng)盛。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙霞,張中偉.1960~2008年新疆沙雅沙塵天氣變化特征及原因分析[J].沙漠與綠洲氣象,2011年04期.

[2]李斯榮.一次春季大風(fēng)沙塵天氣過(guò)程分析[A].第27屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)災(zāi)害天氣研究與預(yù)報(bào)分會(huì)場(chǎng)論文集,2010年.

[3]孫燕,沈桐立,李強(qiáng)等.我國(guó)北方一次沙塵暴天氣特征分析[J].沙漠與綠洲氣象,2007,1(2):38-42:6-15.

[4]劉景濤,鄭明倩.內(nèi)蒙古中西部黑風(fēng)暴形成的大尺度環(huán)流過(guò)程[J].內(nèi)蒙古氣象,1998,2:9-14.

[5]陶健紅.西北地區(qū)沙塵天氣的氣候特征及其影響研究[D].南京信息工程大學(xué),2007年.