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        天津市濱海新區(qū)沙塵天氣簡析

        2021-11-27 12:22:20任志軍
        天津科技 2021年11期

        任志軍,李 智

        (天津市濱海新區(qū)氣象局 天津 300457)

        0 引言

        2021年3 月份天津市濱海新區(qū)發(fā)生了2次沙塵天氣,沉寂了多年的沙塵暴又開始活躍起來,揚(yáng)沙和沙塵暴均是強(qiáng)風(fēng)吹起沙、塵等顆粒物使能見度降低的天氣現(xiàn)象,因而把它們統(tǒng)稱為沙塵天氣。當(dāng)有效水平能見度小于1.0km時(shí),稱之為沙塵暴;有效水平能見度在1.0~10.0km時(shí),稱之為揚(yáng)沙。沙塵暴天氣屬于強(qiáng)災(zāi)害性天氣,可造成房屋倒塌、交通供電受阻或中斷、火災(zāi)、人蓄傷亡等,同時(shí)污染自然環(huán)境,破壞作物生長,給經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的損失和極大的危害。例如2021年3月15日的沙塵暴就導(dǎo)致蒙古國多人死亡失蹤。沙塵暴危害主要體現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境惡化、人民生產(chǎn)生活受影響、生命財(cái)產(chǎn)受損失、交通安全難以保障等方面。目前,關(guān)于北方沙塵天氣的研究不多,主要有張亞妮等[1]對影響北京的一例沙塵天氣過程的起沙沉降及輸送路徑分析;張海霞等[2]對冀南地區(qū)一次強(qiáng)對流型強(qiáng)沙塵暴成因分析;張海霞等[3]對強(qiáng)沙塵暴天氣形成機(jī)制個(gè)例分析。天津市濱海新區(qū)東臨渤海,并且有著特殊的經(jīng)濟(jì)地位,因此了解該地區(qū)沙塵天氣發(fā)生狀況,有利于更好地保障人民生活財(cái)產(chǎn)安全。

        1 沙塵天氣的成因和物理機(jī)制

        沙塵天氣成因:有利于產(chǎn)生大風(fēng)或強(qiáng)風(fēng)的天氣形勢,有利的沙、塵源分布和有利的空氣不穩(wěn)定條件是沙塵形成的主要原因。強(qiáng)風(fēng)是沙塵暴產(chǎn)生的動(dòng)力,沙、塵源是沙塵暴的物質(zhì)基礎(chǔ),不穩(wěn)定的熱力條件利于風(fēng)力加大、強(qiáng)對流發(fā)展,從而夾帶更多的沙塵,并卷揚(yáng)得更高。

        除此之外,據(jù)相關(guān)資料報(bào)道,從20世紀(jì)80年代開始,全球就進(jìn)入了2000多年來最熱的時(shí)期,全球氣溫增暖,溫度顯著升高,干旱少雨,地表蒸發(fā)加大,土壤干燥,是沙塵暴形成的特殊的天氣氣候背景;地面冷鋒前對流單體發(fā)展成云團(tuán)或颮線是有利于沙塵暴發(fā)展并加強(qiáng)的中小尺度系統(tǒng);有利于風(fēng)速加大的地形條件即狹管作用,濱海新區(qū)北部是狹長平坦的東北平原,它的兩側(cè)被大興安嶺和縱貫?zāi)媳钡拈L白山脈相夾,一直延伸至渤海北部,縱觀此地形大致為一狹長的管狀,一旦有東移而來的冷空氣在長白山脈受阻,就折向沿東北平原南下侵入渤海,所造成的東北大風(fēng)往往比相同強(qiáng)度的西北路徑的大風(fēng)風(fēng)速要大,這就是狹管效應(yīng)。以上3個(gè)方面也同樣是沙塵天氣形成的有利條件之一。

        沙塵形成的物理機(jī)制:在極有利的大尺度環(huán)境、高空干冷急流和強(qiáng)垂直風(fēng)速、風(fēng)向切變及熱力不穩(wěn)定層結(jié)條件下,引起鋒區(qū)附近中小尺度系統(tǒng)生成、發(fā)展,加劇了鋒區(qū)前后的氣壓、溫度梯度,形成了鋒區(qū)前后的巨大壓溫梯度。在動(dòng)量下傳和梯度偏差風(fēng)的共同作用下,使近地層風(fēng)速陡升,掀起地表沙塵,形成沙塵暴或強(qiáng)沙塵暴天氣。

        2 時(shí)間分布規(guī)律

        2.1 天津市濱海新區(qū)沙塵暴次數(shù)的季節(jié)變化

        從圖1可看出,濱海新區(qū)3~5月出現(xiàn)的沙塵暴次數(shù)占總次數(shù)的66.6%,沙塵暴多出現(xiàn)在春季。

        2.2 濱海新區(qū)沙塵暴年總次數(shù)變化

        從圖2可看出,濱海新區(qū)除了在1993、1994年出現(xiàn)的沙塵暴次數(shù)較多外,其他年份均較少,尤其是2002年以后沒有沙塵暴。

        2.3 濱海新區(qū)揚(yáng)沙年總次數(shù)變化

        從圖3可看出,濱海新區(qū)在1993、1994年出現(xiàn)的揚(yáng)沙次數(shù)曾達(dá)到高峰,但在2002—2021年3月份之前濱海新區(qū)再?zèng)]出現(xiàn)過沙塵暴,且揚(yáng)沙出現(xiàn)的次數(shù)也很少,主要由氣候原因造成。2021年沙塵天氣頻繁的原因一方面是因?yàn)榍捌诿晒艊约拔覈鞅辈繗鉁孛黠@偏高,降水較少,地表逐漸解凍,沙塵粒子容易起沙。春季干旱少雨是我國北方地區(qū)的一大氣候特征,持續(xù)干暖的氣候容易造成土質(zhì)疏松。在頻繁而強(qiáng)大的蒙古氣旋影響下,空氣對流發(fā)展和上下動(dòng)能交換又讓空氣中極易帶起沙塵粒子,因而容易形成沙塵。另一方面是因?yàn)槊晒艊^度放牧,導(dǎo)致植被減少,土壤沙漠化嚴(yán)重。

        3 來源及路徑分析

        影響濱海新區(qū)的沙塵天氣源地可分為境外和境內(nèi)2種:境外主要是蒙古國東南部戈壁荒漠區(qū)和哈薩克斯坦東部沙漠區(qū);境內(nèi)主要有內(nèi)蒙古自治區(qū)東部、西部和新疆的塔克拉瑪干沙漠和庫爾班通古特沙漠,以及內(nèi)蒙古中部和河北省北部的退化草場、荒地。

        通過分析發(fā)現(xiàn),冷空氣的路徑主要有3條。

        東路:從蒙古國東中部南下,影響我國東北、內(nèi)蒙古東部、中部和山西、河北及以南地區(qū)。

        中路:從蒙古國中西部東南下,影響我國內(nèi)蒙古

        中西部、西北東部、華北中南部及以南地區(qū)。

        西路:從蒙古國西部和哈薩克斯坦東北部東南移,影響新疆在內(nèi)的西北、華北及以南地區(qū)。

        通過表1發(fā)現(xiàn),1983—2002年發(fā)生在濱海新區(qū)的沙塵暴,除了一次是東風(fēng),其他幾乎全是西北大風(fēng),可見沙塵暴的發(fā)生與西來的強(qiáng)冷空氣密不可分。

        表1 濱海新區(qū)1983—2015年期間發(fā)生的沙塵暴時(shí)間及對應(yīng)的最大風(fēng)向風(fēng)速表Tab.1 Sand-dust storm time and corresponding maximum wind direction and speed from 1983 to 2015 in Binhai New Area

        4 結(jié)論

        ①濱海新區(qū)3~5月出現(xiàn)的沙塵暴次數(shù)占總次數(shù)的66.6%,沙塵暴多出現(xiàn)在春季。

        ②濱海新區(qū)在1993、1994年出現(xiàn)的揚(yáng)沙次數(shù)曾達(dá)到高峰,但在2002—2021年3月份沒出現(xiàn)過沙塵暴,主要是氣候原因造成的。而2021年的沙塵天氣如此頻繁主要是蒙古國過度放牧,導(dǎo)致植被減少,土壤沙漠化嚴(yán)重;而且前期蒙古國以及我國西北部氣溫明顯偏高,降水較少,蒙古氣旋活動(dòng)頻繁,這些原因?qū)е律硥m天氣增加。

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