白海云

摘要 利用Micaps、自動站等常規(guī)資料，分析2018年4月13日錫林郭勒盟大范圍出現(xiàn)的一次大風(fēng)、沙塵暴天氣過程。結(jié)果表明：蒙古氣旋型沙塵暴以強烈發(fā)展為主要特征;地面蒙古氣旋位于高空急流出口區(qū)左側(cè)，為強烈的氣流輻合上升區(qū);大風(fēng)、沙塵區(qū)位于高空急流出口區(qū)的右側(cè)，為氣流強輔散區(qū)，即次級環(huán)流引起動量下傳，為地面大風(fēng)的形成提供動力條件。

關(guān)鍵詞 蒙古氣旋;高空急流;次級環(huán)流

中圖分類號：P425.55 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）06–0075–02

沙塵暴的形成需要3個條件：沙源、強地面風(fēng)及不穩(wěn)定大氣層結(jié)。內(nèi)蒙古地處干旱、半干旱地區(qū)，春季少雨，冷空氣活動頻繁，客觀上加劇了沙塵暴的發(fā)生[1]。沙塵暴是內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟（以下簡稱錫盟）春季頻繁發(fā)生的災(zāi)害性天氣之一，有時伴隨降溫、降水等天氣現(xiàn)象。2018年春季錫林郭勒盟共出現(xiàn)了16次沙塵天氣過程，與歷年同期相比，屬沙塵天氣偏多的年份，其原因是前期氣溫偏高，降水偏少，地表干燥，土壤墑情差。3—4月，蒙古氣旋活動異常頻繁，導(dǎo)致沙塵天氣頻發(fā)，危害了草原生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟建設(shè)和人民生產(chǎn)生活?；诖?，分析了錫盟地區(qū)春季一次典型的沙塵暴個例，揭示了沙塵暴的天氣特征，為今后沙塵暴的預(yù)報提供參考依據(jù)。

1 沙塵暴天氣實況

2018年4月13日，受蒙古氣旋的影響，錫盟地區(qū)出現(xiàn)大范圍大風(fēng)、沙塵暴天氣，此次過程13日10：00～20：00，全盟有15個自動站，5個站出現(xiàn)沙塵暴，其中西北部地區(qū)3個站出現(xiàn)強沙塵暴天氣現(xiàn)象，最小能見度在蘇尼特右旗，僅為294 m。全盟大部地區(qū)均出現(xiàn)大風(fēng)天氣，極大風(fēng)速均在16 m/s以上，其中西北部地區(qū)極大風(fēng)速均在22 m/s以上，瞬時最大風(fēng)速是在二連浩特，達25.4 m/s（表1）。

2 環(huán)流形勢

2.1 高空環(huán)流形勢

分析2018年4月13日08：00 250 hPa高度場。在亞洲中高緯高空42? N附近有強西風(fēng)急流，急流軸線呈西南-東北向，急流核中心位于110?E附近，其核心最大風(fēng)速達56 m/s。地面蒙古氣旋中心位于45?N、113?E附近，周圍是蒙古國荒漠化草原，這為沙塵暴的爆發(fā)提供了有利的沙塵源，同時這一區(qū)域也正處于高空（250 hPa）急流出口區(qū)左側(cè)，是氣流的強烈輻合上升區(qū)，為地面蒙古氣旋的發(fā)展加強提供了動力機制;高空急流出口區(qū)右側(cè)，是強烈的氣流輻散下沉區(qū)，大風(fēng)、沙塵區(qū)就位于這一區(qū)域，即高空急流的次級環(huán)流使動量下傳為地面大風(fēng)的形成提供有利的動力條件。

13日08：00高空500 hPa的形勢圖上（圖1a），歐亞大陸形勢場為兩脊一槽型，錫盟處在槽線位于貝湖一帶的狹長的冷槽前部，槽后有狹長的強冷平流，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于動量下傳，使地面風(fēng)速加大;后部有脊線位于蒙新高地的暖脊，脊前存在西北風(fēng)急流，風(fēng)速達20 m/s以上。

高空700 hPa和850 hPa上（圖1b、圖1c），隨著高度逐漸下降，輻合中心逐漸加強，在中低層形成了明顯的切斷低渦。同時，低層850 hPa，溫度場落后于高度場，錫盟地區(qū)有明顯的等高線與等溫線反位相疊加，斜壓性強，渦后有強冷平流，渦前為暖脊。在系統(tǒng)不斷東移的過程中，由于高空急流出口區(qū)左側(cè)強輔合上升區(qū)的抽吸作用和低層暖平流使大氣加熱上升的共同作用，導(dǎo)致地面氣壓迅速下降，蒙古氣旋中心強度加強，地面風(fēng)速也不斷加大，引起大范圍的大風(fēng)、沙塵天氣。

2.2 地面形勢

分析13日11：00海平面氣壓場和3 h變壓場。錫盟處于蒙古氣旋的底部，氣旋中心強度為994 hPa，低壓后部3 h正變壓中心值為+3 hPa，正負變壓差為+5 hPa。地面冷鋒移動到錫盟的西部地區(qū)時，鋒后風(fēng)速明顯加大，蘇尼特右旗開始出現(xiàn)沙塵暴;這時蒙古氣旋仍處于強烈發(fā)展階段，移動速度較慢。至14：00（圖1d），冷鋒向東移動了3個經(jīng)距，氣旋中心氣壓值不斷下降，強度加大，中心強度達最大值，為993 hPa，正負變壓差達+7 hPa，地面風(fēng)速明顯加大，氣旋后部出現(xiàn)了大面積的沙塵暴天氣，西北部地區(qū)出現(xiàn)強沙塵暴，再加前期升溫明顯，大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，也為大風(fēng)、沙塵天氣的發(fā)生提供了有利的動力和熱力條件。至17：00，氣旋移動至錫盟中部，中心值為994 hPa，說明從14：00的氣旋中心強度一直維持至17：00，這也是沙塵暴、強沙塵暴出現(xiàn)的最強時段，此時氣旋也發(fā)展得較成熟，之后東移速度明顯加快。20：00，隨著鋒區(qū)東移南下，氣旋錮囚，中心強度開始減弱，風(fēng)力逐漸變小，沙塵暴天氣區(qū)域結(jié)束。可見，在蒙古氣旋東移過程中，冷鋒自西向東影響錫盟地區(qū)，最終造成大范圍的大風(fēng)、沙塵暴天氣。

3 動力熱力條件分析

3.1 風(fēng)場和流場

分析12日08：00～13日20：00的850風(fēng)場和流場并結(jié)合地面圖看出。12日11：00，蒙古氣旋形成，周圍風(fēng)力開始加大，在蒙古氣旋后部出現(xiàn)了大范圍的沙塵天氣。錫盟位于其下游地區(qū)，處在暖平流控制區(qū)中，氣溫回升明顯，為沙塵暴爆發(fā)提供了熱力不穩(wěn)定層結(jié)條件;隨著系統(tǒng)不斷東移南下，20：00，西部地區(qū)風(fēng)力開始加大，為12 m/s左右，并出現(xiàn)揚沙天氣，夜間溫度相對較低，層結(jié)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。13日08：00起，受太陽輻射影響，地面氣溫逐漸升高，不穩(wěn)定層結(jié)加大，蒙古氣旋逐漸東移并不斷加強，地面風(fēng)力也越來越大，錫盟至西向東出現(xiàn)大范圍的大風(fēng)、沙塵天氣;從850 hPa流場圖上看，在錫盟北部邊界一帶有明顯風(fēng)場輻合區(qū)，有強上升氣流，未來氣旋將要發(fā)展加強并導(dǎo)致地面氣旋發(fā)展加強，中心氣壓值下降，氣壓梯度的增大，從而導(dǎo)致地面風(fēng)速加大。

3.2 不穩(wěn)定層結(jié)

大氣層結(jié)穩(wěn)定度可以通過3θ（位溫θ、假相當(dāng)位溫θse與飽和假相當(dāng)位溫θe）的垂直分布來表征。通過分析沙塵暴過程中的熱力因子3θ來探討沙塵暴內(nèi)部的熱力結(jié)構(gòu)特征，具體分析如下：

在層結(jié)穩(wěn)定度分析中選取13日08：00二連浩特站（53068）探空資料（圖3）。從圖上可以看出，沙塵暴發(fā)生前，700 hPa附近存在弱逆溫層，同時整層大氣較干燥;不穩(wěn)定能量接近于0。分析3θ可以看出，在250 hPa以下θse和θ線距離非常接近，但是θse和θe線之間距離卻非常大，這也表明整層大氣極為干燥。同時，在700 hPa以下θ和θse線幾乎垂直于橫坐標(biāo)軸，表明大氣層結(jié)非常接近絕熱狀態(tài)（混合層），從而反映出沙塵暴往往發(fā)生在異常干燥的環(huán)境條件下，由于水汽的缺乏，大氣低層難以形成上干下濕的配置，因而客觀上降低了不穩(wěn)定層結(jié)出現(xiàn)的概率，形成中性層結(jié)，這也是沙塵暴爆發(fā)前大氣層結(jié)的主要特征。

4 小結(jié)與結(jié)論

此次強沙塵暴天氣過程的主要影響系統(tǒng)是蒙古氣旋，蒙古氣旋的位置也為沙塵暴的爆發(fā)提供有利的沙塵源，高空（250 hPa）急流為地面蒙古氣旋的發(fā)展加強提供了動力機制，高空急流出口區(qū)右側(cè)，為強烈的氣流輻散下沉區(qū)，即動量下傳為地面大風(fēng)、沙塵的形成提供有利的動力條件。利用探空資料，分析3θ曲線，可以為沙塵暴的監(jiān)測和預(yù)報提供有價值的參考數(shù)據(jù)。

參考文獻

[1] 岳平，牛生杰，張強.民勤一次沙塵暴的觀測分析[J]. 高原氣象， 2008（2）： 173-179.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Abstract Based on Micaps， automatic weather station and other conventional data， this paper analyzes a large-scale gale and sandstorm weather process in Xilinguole League on April 13， 2018. The results show that the main characteristics of Mongolia cyclone type sandstorm are strong development; The surface Mongolian cyclone is located on the left side of the exit region of the upper jet， which is a strong upward convergence region; The gale and dust area is located on the right side of the exit area of the upper jet， which is a strong auxiliary dispersion area， the momentum downward transmission caused by the secondary circulation， which provides the dynamic conditions for the formation of the surface gale.

Key words Mongolia cyclone; Upper jet; Secondary circulation