春季两次大范围沙尘暴天气过程的对比分析..doc

春季两次大范围沙尘暴天气过程的对比分析 张恒德 樊利强 花丛 张亚妮 张金艳 (中国气象局国家气象中心，北京 100081) 摘要 利用卫星资料、常规及加密观测资料、NCEP再分析资料，对蒙古气旋引发的2011年4月28-30日（过程1）及2010年3月19-22日（过程2）沙尘暴天气过程的环境条件、气候背景、环流形势进行了对比分析，并对热力、动力及不稳定条件作了物理量诊断。结果表明：过程2范围更大、强度更强、持续时间更长；地表覆盖差、旱情持续发展、前期气温偏高，构成了两次沙尘天气过程发生的有利环境条件和气候背景；蒙古气旋与高空冷涡是造成两次沙尘暴的主要系统，过程2的偏北大风范围更大，气旋的冷锋主体东移过程中南压范围更大，气旋中心与高压中心间气压梯度更大，造成沙尘范围更大、强度更强，其后部的副冷锋及补充冷空气有助于沙尘天气持续时间更长；垂直速度的变化对沙尘暴有很好的指示作用，过程2上升区范围明显大于过程1；螺旋度的分布反映出对流层中低层存在强烈的涡旋上升运动，有利于起沙，而负值区垂直发展有利于将沙尘抬升，并随高空风向下游传播，过程2的螺旋度更大；冷平流及动量下传有助于地面加压、冷高压增强、气压梯度加大，导致地面变压风增大，有利于沙尘天气发生，过程2动量下传更大，变压风更大，沙尘更强；理查逊数下降并维持低值、风垂直切变增大，大气层结不稳定，易激发沙尘暴发生并向下游传输。 关键词：沙尘暴，蒙古气旋，对比分析，螺旋度，理查逊数 引言 沙尘暴是我国北方地区春季严重的灾害性天气，不仅可以在短时间内对当地的环境以及人类的社会生活带来很大的损失，沙尘也常随着西风和西北气流输送到华北及长江中下游，形成沙尘暴、扬沙或浮尘天气。沙尘暴的产生通常需要丰富的沙尘源、强风和大气层结不稳定。蒙古气旋的活动范围正是东亚地区几大沙漠、沙地及戈壁所在之地，有丰富的沙源，只要在气旋发展过程中配合有利的物理条件就可能引发沙尘暴。刘景涛等指出蒙古气旋的爆发性发展和冷锋后大风是2001年4月6～7日强沙尘暴过程起沙的主要动力[1]；在引发沙尘天气的蒙古气旋快速发展的因子中，对流层中低层的温度平流有重要的作用[2]；蒙古气旋内部的垂直环流与控制辽宁地区的冷平流对2007年3月底沙尘暴和降温过程具有一定的触发与维持作用[3]；宗志平等指出蒙古气旋是造成2009年4月下旬大范围沙尘暴的关键影响系统[4]。2011年4月28-30及2010年3月19-22日我国北方地区出现了两次大范围沙尘天气过程。为此，本文利用卫星资料、常规气象资料、NCEP/ NCAR 提供的1°×1°6h 再分析资料，从环境条件、气候背景、天气形势及蒙古气旋的活动等方面对两次过程的成因进行了对比分析，并进行物理量诊断分析，探讨蒙古气旋、动量下传与沙尘暴发生发展的关系，对此类沙尘暴的分析和预报有一定意义。 1 沙尘天气概况 2011年4月28日傍晚至30日白天（图1a），我国南疆盆地、西北地区东部、内蒙古中西部、华北大部、东北地区西部相继出现沙尘天气，其中南疆盆地、甘肃西部、内蒙古西部的局地发生沙尘暴或强沙尘暴。最强时段出现在29日白天。此次沙尘天气过程具有范围广、强度大、持续时间长、影响大等特点：（1）本次扬沙及浮尘天气覆盖北方大部地区，影响了10省区，受灾土地面积约230万平方公里，人口约9000万。（2）本次沙尘天气强度大，以南疆盆地、甘肃中西部和内蒙古西部等地的区域性沙尘暴天气为主，局地出现了强沙尘暴，酒泉市金塔县及阿拉善盟拐子湖，能见度均仅为100米。（3）本次沙尘天气主要出现在28日傍晚至30日白天，历时约40小时。2010年3月19-22日（图1b），新疆南部、青海柴达木盆地和东北部、西北地区东部大部、内蒙古中西部、华北大部、黄淮、江淮大部、江汉大部以及四川盆地北部等地出现了大范围的沙尘天气，内蒙古中西部大部分地区以及南疆盆地、柴达木盆地局地出现了强沙尘暴。最强时段出现在19日14时至20日08时，海力素、满都拉、达拉特旗的能见度最低下降到100米；从内蒙古高原到华北平原，与沙尘过程相伴随的瞬时强风多次超过20m/s。此次过程对农林业、交通运输及居民日常生活均造成较大影响，后期浮尘天气甚至还影响了台湾和日本。本次沙尘天气过程前后历时4天，范围横跨我国从西到东共20个省、市、自治区，并在4个省内出现强沙尘暴天气。 两次过程相比，过程２具有覆盖面积更大、强度更强的特点且伴随有明显的大风和大幅度的降温，也是近几年来强度最强、影响范围最大的强沙尘暴之一。 图1 2011年4月28－30日沙尘落区、锋面气旋动态及29日08时850hPa风场、地面气压场配置（a）, 2010年3月19-22日过程沙尘落区（阴影区）、气旋动态及19日20时850hPa风场、地面气压场配置（b） 2 沙尘