帕提姑麗·依馬木 謝葉

摘要 2023年4月3—4日南疆西部發(fā)生了一次強度大、影響范圍大、持續(xù)時間長的沙塵暴天氣過程，造成了嚴(yán)重的空氣污染。受其影響，岳普湖出現(xiàn)了較明顯以沙塵天氣為主的中度至嚴(yán)重污染事件，影響了當(dāng)?shù)厝藗兊恼Ｉa(chǎn)生活。在分析岳普湖縣沙塵暴氣候特征的基礎(chǔ)上，從環(huán)流形勢、地形特征、氣候背景等方面，探討了此次沙塵天氣形成的原因，并提出了大風(fēng)沙塵暴天氣防治策略。

關(guān)鍵詞 岳普湖縣；強沙塵暴；高空低槽；東灌

中圖分類號：P425.5+5 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–0-03

Analysis of Severe Sandstorm Weather Process in Yopurga County on April 3～4， 2023

Patigul·Yimam et al（Yuepuhu Meteo-

rological Bureau， Yuepuhu， Kashi 844400）

Abstact On April 3～4， 2023， a sandstorm with strong intensity， large impact area， and a long duration occurred in the western part of southern Xinjiang， caused serious air pollution. Due to its impact， there have been moderate to severe pollution events in Yuepuhu County， mainly caused by sand and dust weather， affecting the normal production and life of the local area. On the basis of the climatic characteristics of sandstorm in Yuepuhu County， the causes of this sandstorm were discussed from the aspects of circulation situation， terrain characteristics， climate background， etc.， and the prevention and control measures of gale sandstorm were proposed.

Key words Yuepuhu County; Strong sandstorm; High altitude low trough; Dongguan

沙塵天氣是我國新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏等北方地區(qū)常見的災(zāi)害性天氣[1-3]。隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，近年來沙塵造成的損失不斷增加，尤其是對人體健康、空氣質(zhì)量、交通運輸?shù)确矫嬖斐蓸O大的危害[4-5]。因此，沙塵天氣成為氣象學(xué)者們研究的重要課題。馬素艷等[6]分析了2011年5月11日內(nèi)蒙古地區(qū)一次強沙塵暴天氣過程，認(rèn)為此次強沙塵暴天氣是由冷渦、強鋒區(qū)、蒙古氣旋、冷鋒等天氣系統(tǒng)共同造成的。陳艷麗[7]通過對新疆巴州南部一次強沙塵暴天氣的成因進行分析，發(fā)現(xiàn)西伯利亞低槽發(fā)展、地面冷鋒東移南下、南疆盆地東部熱低壓是此次沙塵天氣出現(xiàn)的主要原因。楊興華等[8]通過分析塔克拉瑪干沙漠腹地一次沙塵暴天氣過程中大氣邊界層特征量發(fā)現(xiàn)，沙塵暴過境前后大氣層結(jié)發(fā)生了轉(zhuǎn)變。閔月等[9]分析了2015年4月27日北疆沿天山一帶的沙塵暴天氣過程發(fā)現(xiàn)，在烏拉爾山低槽分裂短波槽與中緯度鋒區(qū)上，中亞低槽匯合東移是沙塵暴發(fā)生的影響系統(tǒng)，地面冷鋒過境是沙塵暴出現(xiàn)的直接原因，促進了沙塵暴的產(chǎn)生。

岳普湖縣位于喀什葛兒腹地，塔克拉瑪干大沙漠的西緣，蓋子河的最下游，全境地勢四周稍高，中間平坦。屬干旱的溫帶大陸性氣候區(qū)域，氣溫差異大，降水量少，平均無霜期，蒸發(fā)量大。由于受降水稀少、氣候干燥、多大風(fēng)，加上地形條件的影響，為沙塵天氣提供了有利條件。尤其是春季，相對于其他季節(jié)大風(fēng)，沙塵天氣頻繁發(fā)生，故加強對岳普湖縣沙塵暴天氣個例的分析十分必要。主要對岳普湖縣2023年4月3—4日強沙塵暴天氣過程進行分析，以掌握當(dāng)?shù)厣硥m暴天氣的成因。

1 天氣實況概述

受西西伯利亞低渦東移南下和東灌強冷空氣的影響，2023年4月3—4日岳普湖縣出現(xiàn)入春以來強度較強、影響范圍較廣、持續(xù)時間較長的一次沙塵暴天氣，能見度不足500 m，瞬間極大風(fēng)速20 m/s，風(fēng)力10級。沙塵暴是由干燥的氣候和強風(fēng)相結(jié)合形成的。此次強沙塵暴天氣過程是由于岳普湖縣和周邊地區(qū)的氣溫升高，湖泊水面蒸發(fā)增加，并且得不到及時的降雨補給，導(dǎo)致地表土壤變得干燥，加之風(fēng)力較強，導(dǎo)致沙塵被卷起。此外，城市化進程和人類活動也是導(dǎo)致沙塵暴的重要原因之一，如蓋房子、修路、砍伐樹木、過度放牧等都會破壞土地表面的植被和土壤穩(wěn)定性，增加沙塵暴的發(fā)生頻率和強度。

2 環(huán)流形勢分析

2.1 高空環(huán)流形勢

高空環(huán)流形勢是影響天氣形勢的重要因素之一，是指某個時間段內(nèi)，大氣在高空的運動狀態(tài)和分布情況。高空環(huán)流形勢的變化會影響地面的氣壓、氣溫、降水等氣象要素，從而對天氣產(chǎn)生影響。從岳普湖縣2023年4月3—4日強沙塵暴天氣過程（圖1）可知，在高空500 hPa的氣壓面上，歐亞大陸中高緯地區(qū)存在2股低氣壓（槽）和1股高氣壓（脊）的環(huán)流形勢，其中，槽指的是氣壓偏低的區(qū)域，脊指的是氣壓偏高的區(qū)域，這種環(huán)流形勢通常會引起強降水、臺風(fēng)等天氣災(zāi)害。

在這種環(huán)流形勢下，槽的位置通常代表著冷空氣或暖濕氣流的路徑，脊的位置通常代表著晴朗或高溫的天氣。同時，在2股低氣壓之間，常會形成1條氣壓線，稱為“鋒區(qū)”，此處往往是氣溫、風(fēng)速急劇變化的地方，易引起強風(fēng)、降水等天氣現(xiàn)象。在500 hPa高空氣壓場上，在歐洲沿岸地區(qū)出現(xiàn)氣壓偏高的區(qū)域，在貝加爾湖至蒙古地區(qū)出現(xiàn)氣壓偏高的區(qū)域。在西西伯利亞地區(qū)出現(xiàn)氣壓偏低的區(qū)域。南疆西部地區(qū)受到蒙古高壓脊的影響，形成了西南氣流的環(huán)流形勢，而此處位于西西伯利亞槽前面，因此氣流受到了控制。中亞地區(qū)出現(xiàn)了氣壓偏高的淺脊，且脊前出現(xiàn)了西北氣流強盛的現(xiàn)象。隨著淺脊的增強，西西伯利亞的氣流方向也發(fā)生了變化。

2.2 地面影響系統(tǒng)

3日20：00，高空槽前出現(xiàn)了地面冷高壓的前部，地面冷鋒的位置已經(jīng)移動至東疆地區(qū)，并且呈東北—西南走向，在北疆地區(qū)出現(xiàn)了氣壓偏高的情況，這種情況通常伴隨著天氣晴朗、干燥等特點。這些環(huán)流形勢的變化會對亞洲地區(qū)的天氣產(chǎn)生影響，進一步形成各種天氣系統(tǒng)，如冷空氣、暖濕氣流等。由于槽前的正渦度平流作用，南疆盆地出現(xiàn)了地面低壓加深的情況。而地面冷空氣受到地形的影響，不能很快進入并影響南疆盆地，因此，缺乏冷平流抵消地面低壓的條件。這種低壓帶的形成通常會導(dǎo)致天氣不穩(wěn)定，可能伴隨大風(fēng)、沙塵暴等天氣現(xiàn)象。

4日14：00～20：00沿天山一帶形成了等壓密集區(qū)，區(qū)域內(nèi)的氣壓變化較明顯，可能會伴隨著一些天氣現(xiàn)象，如降雨、大風(fēng)等。同時，南疆盆地東部的地面熱低壓在4日20：00發(fā)展最為旺盛，并在盆地內(nèi)形成了1個閉合低壓。由于南北疆的氣壓、變壓差較大，形成了西北高、東南低的氣壓形勢，這種氣壓形勢會導(dǎo)致氣壓梯度不斷加大，為大風(fēng)沙塵天氣的形成提供了動力條件[10]。這種天氣現(xiàn)象通常會造成沙塵暴、降溫、降雨等天氣變化，對當(dāng)?shù)氐慕煌?、農(nóng)業(yè)等方面都會產(chǎn)生影響。隨著冷空氣的東灌，岳普湖區(qū)域內(nèi)大部分的風(fēng)向都發(fā)生了強烈的改變，風(fēng)向逐漸由偏西轉(zhuǎn)向了偏東，同時，4日17：00冷鋒繼續(xù)東移，岳普湖地區(qū)位于冷鋒后部，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)大部鄉(xiāng)鎮(zhèn)的偏東大風(fēng)已經(jīng)刮起，這種大風(fēng)通常會帶來降溫、降雨等天氣變化。同時，這種大風(fēng)會伴隨能見度不足百米的沙塵暴，對當(dāng)?shù)亟煌?、能見度等造成影響?日14：00沙塵暴區(qū)域逐漸東移，沙塵暴轉(zhuǎn)為浮塵，說明沙塵暴現(xiàn)象并不是一直持續(xù)的，而是有時效性的（圖2）。

3 物理量場診斷分析

3.1 溫濕條件

溫濕條件是指空氣的溫度和濕度狀況，通過分析溫度場，可以了解不同地區(qū)的氣溫分布情況和氣溫的變化趨勢。冷空氣入侵前，該地最高氣溫為30～31 ℃，表明當(dāng)時該地區(qū)處于干燥、炎熱的氣象條件。而冷空氣進入后，從濕度和比濕剖面圖（圖略）可以發(fā)現(xiàn)，700 hPa比濕為2～3 g/kg，700 hPa以下的相對濕度均在35%以下，此時大氣十分干燥。這種干燥的氣象條件為沙塵暴的形成提供了熱力條件，即為沙塵暴的發(fā)生和發(fā)展提供了溫暖、干燥的環(huán)境。通過分析相對濕度垂直—時間剖面圖可以了解到，該天氣過程中沒有增濕過程，也沒有水汽積聚過程。這意味著在整個天氣過程中，大氣濕度的變化非常有限，沒有明顯的濕度增加或減少。這種濕度變化情況對降水的產(chǎn)生不利，因為降水通常需要較高的大氣濕度和一定的濕度變化。同時，劇烈的降溫對大氣環(huán)境產(chǎn)生了較大的影響，促進了鋒面的形成。鋒面是不同氣團之間的交界線，通常會伴隨著較大的風(fēng)速和降水。在這種天氣過程中，鋒面的形成加劇了大風(fēng)、沙塵暴等天氣現(xiàn)象的發(fā)展，因為鋒面上的風(fēng)速較大，可以攜帶更多的沙塵和顆粒物。由此可見，該天氣過程缺乏降水、大風(fēng)、沙塵暴等天氣現(xiàn)象的產(chǎn)生條件，同時劇烈的降溫促進了鋒面的形成，加劇了大風(fēng)、沙塵暴等天氣現(xiàn)象的發(fā)展[11]。

3.2 動力條件

3.2.1 垂直環(huán)流與高空急流的演變 200～300 hPa的極鋒急流位于70°～80°N，45°～52°E附近，急流在東移南下的過程中不斷加強，在4日20：00達到最強，在急流入口區(qū)的右側(cè)，高空強烈的輻散起到了抽氣作用，使得850 hPa的風(fēng)場加大，并形成了偏東急流，這種偏東急流的產(chǎn)生導(dǎo)致南疆西部出現(xiàn)了沙塵暴天氣。同時，岳普湖也受其影響出現(xiàn)了強沙塵天氣。在該天氣過程中，垂直速度場對沙塵發(fā)生有較好的指示意義，在岳普湖地區(qū)出現(xiàn)了較強的上升運動，有利于將沙塵帶至高空，形成沙塵暴天氣。然而，隨著時間的推移，垂直速度逐漸減小，沙塵暴天氣逐漸轉(zhuǎn)為浮塵。這表明垂直速度場的變化對沙塵暴天氣的演變具有重要影響。因此，可以看出在該天氣過程中，200～300 hPa的極鋒急流、850 hPa的風(fēng)場、偏東急流和垂直速度場等動力和物理條件共同作用，導(dǎo)致了沙塵暴天氣的形成和演變。

3.2.2 相對渦度和散度場 從散度垂直—時間剖面圖分析，可以看出在該天氣過程中，700 hPa上處于正渦度和負(fù)散度區(qū)，本區(qū)域有明顯的氣旋性輻合上升，這種上升運動有利于將沙塵帶至高空形成沙塵暴。同時，從相對渦度和散度的垂直剖面圖分布來看，負(fù)渦度平流在500 hPa附近達到極值，表明此過程中系統(tǒng)的斜壓性較強。較強的負(fù)渦度平流有利于地面冷高壓的發(fā)展。隨著氣壓梯度的加大，有利于沙塵暴天氣的維持。因此，可以看出在該天氣過程中，氣旋性輻合上升和斜壓性較強的負(fù)渦度平流等動力機制的共同作用，導(dǎo)致了沙塵暴天氣的形成和維持。

4 數(shù)值模式預(yù)報效果

EC細(xì)網(wǎng)格數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品是預(yù)報業(yè)務(wù)工作中的重要參考工具。在此次沙塵暴天氣過程中，EC細(xì)網(wǎng)格模式對環(huán)流形勢、濕度場、風(fēng)場等系統(tǒng)都有較準(zhǔn)確的預(yù)報結(jié)果。

2023年4月3日實況：各地出現(xiàn)浮塵天氣，同時出現(xiàn)揚沙或短時沙塵暴，偏東風(fēng)4～5級，部分區(qū)域風(fēng)力6～7級，最小能見度為0.5 km，4月2日白天最高氣溫23.1 ℃。

2023年4月3日EC細(xì)網(wǎng)格形勢場預(yù)

報顯示：2023年4月3—5日中亞短波槽東移南壓，影響南部山區(qū)；4月5—6日西伯利亞低槽東移南下，壓至北疆一帶后維持穩(wěn)定少動，考慮東灌，冷空氣影響岳普湖縣。西西伯利亞低渦西退南壓至南疆一帶，4—7日里咸海低渦緩慢東移，7日槽前西南氣流影響我區(qū)。EC細(xì)細(xì)網(wǎng)格700 hPa濕度場上，3—7日平原干區(qū)，南部山區(qū)濕度較大。EC細(xì)網(wǎng)格850 hPa風(fēng)場：3日白天弱東風(fēng)維持，4日02：00偏東偏南為偏東風(fēng)、最大風(fēng)速14 m/s；4日11：00偏東為強偏東風(fēng)，最大風(fēng)速為18 m/s；4—5日為弱偏東風(fēng)；6日02：00為西北風(fēng)；8—10日為弱西北風(fēng)；11日為強西北風(fēng)，最大風(fēng)速為14 m/s。

850 hPa變溫：4日偏北偏南偏東降溫8～10 ℃，5日升溫1～2 ℃，6日升溫3～4 ℃，7日升溫2～3 ℃。變壓場：3日加壓9～11 hPa；4日加壓10～12 hPa；5—6日減壓；7—8日氣壓變化不大；9—10減壓2～3 hPa。

EC細(xì)網(wǎng)格24 h大尺度：3—7日南部山區(qū)和淺山區(qū)微量至少量降水，山區(qū)局地中量。

2023年4月4日天氣實況：各地自東向西濃浮塵天氣，偏東風(fēng)4～5級左右，氣溫略降，最小能見度為0.5 km。

EC細(xì)網(wǎng)格形勢場預(yù)報：4—6日里咸海低渦東移減弱，同時烏拉爾山脈高壓系統(tǒng)東移坍塌過程中使得東疆低渦東移移出，利于東灌減弱。700 hPa濕度場：4—7日平原為干區(qū)，夜間偏南山區(qū)濕度較大。EC細(xì)網(wǎng)格850 hPa風(fēng)場：4日出現(xiàn)強偏東風(fēng)，4日17：00最大風(fēng)速為18 m/s；5日弱偏東風(fēng)維持；6—7日西北風(fēng)利于浮塵消散。850 hPa變溫：4日降溫8～10 ℃；5日升溫5～6 ℃；6日升溫1～2 ℃；7日氣溫變化不大。變壓場：4日加壓；5—6日減壓；7日氣壓變化不大。EC細(xì)網(wǎng)格24 h大尺度：4—7日平原無降水，偏南山區(qū)微量到小量降水。

由上述可知，EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報沙塵暴天氣結(jié)束時間與實況有所偏差，但揚沙起風(fēng)時間、強度和實況基本一致。EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品對沙塵暴天氣開始時間和強度預(yù)報具備一定的指示意義。

5 結(jié)論

（1）在此次沙塵暴天氣發(fā)生之前，歐亞中高緯為緯向環(huán)流，呈“兩槽一脊”的環(huán)流形勢。中亞地區(qū)出現(xiàn)了氣壓偏高的淺脊，脊前西北氣流強盛，西西伯利亞低槽由緯向環(huán)流轉(zhuǎn)為經(jīng)向環(huán)流，氣流方向也發(fā)生了變化。

（2）出現(xiàn)在岳普湖縣的強沙塵暴天氣是西西伯利亞低槽與地面冷鋒后的西北大風(fēng)共同引起的，劇烈的降溫促進了鋒面的形成，加劇了大風(fēng)、沙塵暴等天氣現(xiàn)象的發(fā)展。

（3）在東灌沙塵天氣過程中，散度和渦度之間存在很好的配合關(guān)系，低層出現(xiàn)輻合上升運動，存在較強正渦度，有利于沙塵飄向空中；高層有較強輻散下沉運動，有抽吸作用，低層輻合上升運動為沙塵提供了動力條件；

（4）冷平流和暖平流的異常變化使氣壓發(fā)生改變，加大了風(fēng)速，增強了湍流混合，為吹起地面沙塵提供了有利條件。

（5）EC細(xì)網(wǎng)格模式對環(huán)流形勢、濕度場、風(fēng)場等系統(tǒng)都有較為準(zhǔn)確的預(yù)報。EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品對沙塵暴天氣開始時間、強度預(yù)報具備指示作用。

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