[摘 要] 本文結(jié)合2004-2014年內(nèi)蒙古鄂爾多斯市11個(gè)臺(tái)站春季沙塵天氣資料，首先分析沙塵暴天氣的主要特征，接著探討沙塵暴天氣的成因，最后給出幾點(diǎn)沙塵暴天氣預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)，以期為鄂爾多斯市沙塵暴天氣的防治和預(yù)報(bào)提供科學(xué)依據(jù)。

[關(guān)鍵詞] 沙塵暴；成因；預(yù)報(bào)技術(shù)；鄂爾多斯市

[中圖分類號(hào)] P445.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2017）26-87-2

沙塵天氣是典型的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，主要包括沙塵暴、揚(yáng)沙和浮沉3個(gè)等級(jí)，是導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化的重要因素?，F(xiàn)階段，沙塵災(zāi)害是全球最為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題之一，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然資源和區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生了不同程度的影響。越來越多學(xué)者開始從不同方面對(duì)沙塵天氣進(jìn)行研究，并得出了一些有意義的結(jié)論。例如，王秀麗等[1]指出了隨著近些年生態(tài)環(huán)境惡化，尤其是地表水土流失嚴(yán)重，加上氣候變化異常，導(dǎo)致了遼寧省阜新地區(qū)沙塵天氣頻繁出現(xiàn)，給社會(huì)和人們帶來了嚴(yán)重影響；李玄姝等[2]基于1991-2010年河北省承德地區(qū)9個(gè)氣象站的氣象數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)分析的方法，將承德地區(qū)沙塵天氣的年、季特征與氣候因子進(jìn)行了詳細(xì)的相關(guān)分析，得出了降水量增多可以降低沙塵天氣的發(fā)生頻次，風(fēng)是影響沙塵天氣的最為直接且最優(yōu)的相關(guān)因子。本文通過對(duì)鄂爾多斯沙塵暴天氣成因進(jìn)行分析，以便人們進(jìn)一步理解和科學(xué)認(rèn)識(shí)沙塵暴天氣的形成和發(fā)生機(jī)制，為合理開展沙塵天氣的預(yù)報(bào)、預(yù)警服務(wù)以及生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供重要依據(jù)。

1 鄂爾多斯市沙塵暴天氣特征

1.1 春季沙塵天氣的月分布特征

在鄂爾多斯地區(qū)，沙塵暴天氣在春季和冬季較為常見，但以春季出現(xiàn)的頻率最高。通過分析2004-2014年3-5月沙塵天氣的月分布特征發(fā)現(xiàn)，4月沙塵天氣出現(xiàn)的次數(shù)最多，約占總沙塵天氣的46.6%；其次是3月，約占31.1%；5月最少，只有22.3%。

1.2 沙塵天氣持續(xù)時(shí)間特征

通過對(duì)鄂爾多斯市春季沙塵暴天氣持續(xù)時(shí)間的分析得出，一次沙塵暴天氣持續(xù)時(shí)間為2～3 h的有148 d，是總數(shù)的52.1%；沙塵暴天氣持續(xù)時(shí)間超過6 h的有33 d，是總數(shù)的11.7%；超過10 h的沙塵暴天氣只有4 d，是總數(shù)的11.4%。由此不難看出，鄂爾多斯地區(qū)的沙塵暴天氣持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。

1.3 沙塵暴的日變化

鄂爾多斯地區(qū)的沙塵暴天氣在一天內(nèi)都有可能出現(xiàn)，其中11：00-19：00出現(xiàn)沙塵暴天氣的頻率較高，是一天中各時(shí)間段出現(xiàn)總次數(shù)的60%；21：00-7：00沙塵天氣不易出現(xiàn)，僅占21%；尤其是2：00-3：00沙塵天氣的頻率占總次數(shù)的1%。原因是中午和傍晚在太陽輻射的作用下，地面急劇升溫，一旦有冷空氣出現(xiàn)將會(huì)有不穩(wěn)定層結(jié)形成。

2 沙塵暴天氣成因

2.1 動(dòng)量下傳的作用

對(duì)流層上下層之間的動(dòng)量交換會(huì)使地面產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)，主要是由西風(fēng)急流從上往下傳遞。從東而來的冷空氣在向南移動(dòng)的過程中，有一支西北風(fēng)急流在西西伯利亞和北疆中低層建立起來。通過分析500、700 hPa指標(biāo)站的風(fēng)速，高層風(fēng)速減小和中低層風(fēng)速加大會(huì)在同一站點(diǎn)、同一時(shí)間出現(xiàn)；對(duì)于不同的站點(diǎn)來說，下游風(fēng)的變化沒有上游風(fēng)的變化明顯，而且風(fēng)逐漸從高層向中低層傳遞。變高梯度的增加和槽后西北急流的共同作用，會(huì)加劇冷空氣的運(yùn)動(dòng)，這是風(fēng)速增加的主要原因。由此不難看出，中低空急流的加強(qiáng)受動(dòng)量下傳的影響很大。在沙塵暴天氣還沒有出現(xiàn)之前，冷鋒前的天氣主要以晴天為主，地面存在強(qiáng)烈的增溫現(xiàn)象，大氣層結(jié)極不穩(wěn)定的，空氣動(dòng)量下傳較強(qiáng)，地面風(fēng)速增加明顯。

2.2 熱力作用

造成鋒面大風(fēng)風(fēng)速增加的主要原因之一是強(qiáng)的溫度梯度。通過分析2004-2014年沙塵暴統(tǒng)計(jì)資料，有很大一部分的沙塵暴天氣出現(xiàn)都伴隨有鋒后劇烈的降溫現(xiàn)象。在冷鋒前，低壓區(qū)內(nèi)不斷有暖平流輸送，地面上有明顯的增溫現(xiàn)象，鄂爾多斯市以沙漠居多，其增溫速度更快，這就造成冷鋒前后的溫度梯度增加，使得偏差風(fēng)進(jìn)一步加大。偏差風(fēng)是造成沙塵暴強(qiáng)風(fēng)區(qū)的主要原因。同時(shí)，溫度梯度加大會(huì)增強(qiáng)大氣斜壓性，促進(jìn)了位能不斷轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，空氣中的風(fēng)速不斷加大。

2.3 動(dòng)力作用

地面強(qiáng)風(fēng)出現(xiàn)的主要原因是強(qiáng)的氣壓梯度和變壓梯度的動(dòng)力作用。每次沙塵暴天氣出現(xiàn)時(shí)，冷鋒前后的氣壓差要超過36 hPa，冷鋒后的5個(gè)經(jīng)距內(nèi)出現(xiàn)有6～10條等壓線，3 h的變壓差高達(dá)6～9 hPa。通常情況下，在冷鋒前后氣壓差在3～4 hPa就會(huì)有大風(fēng)天氣出現(xiàn)，強(qiáng)變壓差會(huì)產(chǎn)生大的地轉(zhuǎn)偏差，空氣中的加速度增加，強(qiáng)風(fēng)天氣出現(xiàn)在最大變壓梯度區(qū)域內(nèi)。通過計(jì)算沙塵暴天氣出現(xiàn)前后的偏差風(fēng)，由于風(fēng)速水平平流和風(fēng)速垂直切變?cè)斐傻钠铒L(fēng)量級(jí)較小，3 h變壓梯度產(chǎn)生的偏差風(fēng)具有較大的量級(jí)，最大風(fēng)量級(jí)和最小風(fēng)量級(jí)之間相差一兩個(gè)量級(jí)。由此可以說明，變壓風(fēng)在偏差風(fēng)中主要起到了主導(dǎo)作用，3 h變壓梯度是產(chǎn)生地轉(zhuǎn)偏差的主要原因，3 h強(qiáng)的變壓梯度是空氣中加速度增加進(jìn)而產(chǎn)生沙塵暴天氣的主要?jiǎng)恿σ蛩?。因此，可以? h變壓梯度作為預(yù)報(bào)沙塵暴天氣產(chǎn)生的重要指標(biāo)。

2.4 下墊面影響

下墊面中的高溫低濕和久旱少雨現(xiàn)象是產(chǎn)生強(qiáng)沙塵天氣的必要條件。鄂爾多斯市是我國(guó)風(fēng)沙天氣較多的地區(qū)之一，其主要原因是沙漠廣闊，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到8～10 m/s時(shí)就能使塵土飛揚(yáng)，有利于強(qiáng)沙塵暴天氣的出現(xiàn)。通過分析強(qiáng)沙塵暴天氣出現(xiàn)前30 d的降水量，不難發(fā)現(xiàn)在每次沙塵暴過程前期，鄂爾多斯市主要以干旱天氣為主，土壤內(nèi)的水分含量較低，地表干燥。特別是對(duì)于沙漠地區(qū)來說，這種類型的下墊面吸收熱量迅速、增溫速度快，但絕對(duì)靜力不穩(wěn)定。一旦有擾動(dòng)現(xiàn)象，就會(huì)引起強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)，地面上的沙土在空中飛揚(yáng)，為沙塵暴天氣的出現(xiàn)創(chuàng)造了有利條件。

因此，在特定天氣背景和下墊面條件下很容易產(chǎn)生沙塵暴天氣，是來自西西伯利亞的強(qiáng)冷空氣南下經(jīng)過北疆后進(jìn)入到河西走廊及其附近造成的。不斷南下的強(qiáng)冷空氣可以產(chǎn)生明顯的溫度梯度、變壓梯度、氣壓梯度及動(dòng)量下傳，這些是沙塵暴天氣形成的主要原因。鋒前的不穩(wěn)定對(duì)流層，受到強(qiáng)冷空氣的沖擊，進(jìn)而在鋒前形成颮線，這些是沙塵暴天氣的觸發(fā)機(jī)制。

3 沙塵暴天氣預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)

在對(duì)沙塵暴天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)的過程中，應(yīng)將重點(diǎn)放在以下幾點(diǎn)：①結(jié)合天氣圖，判斷是否有暖脊在烏拉爾山西側(cè)形成，脊前也要有一支強(qiáng)的西北氣流與之配合，在西伯利亞地區(qū)是否有強(qiáng)冷空氣堆積、加強(qiáng)，還要分析是否有深厚的冷槽形成，溫度場(chǎng)是否落后高度場(chǎng)；②根據(jù)歐洲中心48～72 h的預(yù)報(bào)圖，查看是否有深厚的冷槽在河套附近，槽后的西北氣流是否明顯；③冷鋒前后氣壓梯度的大小，是否有強(qiáng)對(duì)流運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在鋒前；④對(duì)沙塵暴天氣出現(xiàn)前的天氣背景進(jìn)行分析，該地的久旱少雨天氣持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間，應(yīng)將重點(diǎn)放在春季；⑤對(duì)于衛(wèi)星云圖資料進(jìn)行充分利用，確定冷鋒云帶的強(qiáng)度和高空風(fēng)速的大小。

每年春季，鄂爾多斯市氣象站的工作人員應(yīng)對(duì)有利于沙塵暴天氣出現(xiàn)的所有資料加強(qiáng)分析和監(jiān)測(cè)，認(rèn)真查看冷空氣的運(yùn)動(dòng)路徑，提升自身的責(zé)任意識(shí)，確保人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

[1]王秀麗，李鳳梅，劉彬，等.阜新地區(qū)沙塵天氣成因及防治對(duì)策[J].綠色科技，2016（22）：39-41.

[2]李玄姝，常春平，李云強(qiáng).承德地區(qū)沙塵天氣的氣候成因分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2013（2）：97-101.