新疆巴州南部一次沙塵暴天氣的成因分析

陳艷麗

（兵團第二師氣象局，新疆 庫爾勒 841005）

新疆巴州南部一次沙塵暴天氣的成因分析

陳艷麗

（兵團第二師氣象局，新疆 庫爾勒 841005）

利用常規micaps資料、自動站觀測資料，對2016年4月30日至5月1日出現在巴州南部的一次沙塵暴天氣的成因進行了分析，結果表明，造成此次沙塵暴天氣的主要原因是由于西西伯利亞低槽發展，地面冷鋒東移南下，南疆盆地東部熱低壓共同影響造成。由于巴州平原南部的特殊地理環境為此次強沙塵天氣過程提供了豐富的沙源；前期巴州大部氣溫偏高，降水明顯偏少，地面植被稀少、土質疏松，為沙塵天氣的加強提供了有利的物質條件和熱力條件；南疆盆地熱低壓發展旺盛，形成西北高東南低的氣壓場形勢，氣壓梯度迅速增大，低空偏東急流加強，為沙塵暴的發生提供了動力條件。

氣壓梯度；偏東急流；垂直速度

巴州南部屬平原、沙漠地帶，春季降水偏少，植被稀疏，這就為沙塵暴的產生提供了豐富的沙塵源。春季是環流調整期，冷空氣活動較頻繁，溫度起伏較大，大風、沙塵天氣較其它季節偏多；2016年的大風沙塵天氣較歷年偏多、偏早。2016年4月二師各墾區的氣溫較歷年同期偏高2.0～3.4℃；月降水量僅為0.0～0.5 mm，各墾區降水量較歷年同期偏少8～9成。前期降水稀少導致旱情嚴峻，氣溫偏高，造成地表裸露、土質干燥松散，為此次沙塵暴天氣的發生提供了極有利的環境條件及氣候背景。

1 天氣實況

2016年4月29至5月1日巴州出現大范圍的大風、沙塵天氣，風力5～6級，瞬間風力達7級以上。其中29日焉耆墾區出現短時強沙塵天氣，最小能見度僅50 m，瞬間極大風速19.7 m/s（8級）。4月30日至5月1日塔里木、且若墾區出現能見度不足百米的沙塵暴，瞬間極大風速16.0 m/s（7級），并伴有微量降水。此次天氣過程影響范圍較廣（表1），正值棉花的苗期，造成二師塔里木、且若墾區棉區部分棉田的地膜、滴灌帶被吹毀，部分棉苗受損，給當地農業經濟造成了損失。

2 環流形式分析

2.1 高空環流形勢分析

圖1 2016年4月28日500 hPa高度場

表1 4月30日20時至5月1日20時天氣實況

沙塵暴開始前，4月28日500 hPa高空形勢圖上（圖1），500 hPa歐亞中高緯為緯向環流為“兩槽一脊”的環流形勢，歐洲沿岸為高壓脊，貝加爾湖至蒙古一帶為高壓脊，西西伯利亞為寬廣的低槽，新疆處于蒙古高壓脊后西西伯利亞槽前的西南氣流控制之下。4月30日08時中亞地區的淺脊逐漸增強，脊頂北伸至55°N大西洋沿岸，低槽冷中心達到-32℃；脊前西北氣流強盛，西西伯利亞低槽由緯向環流轉為經向環流。4月30日20時，冷槽底部南壓至40°N，且溫度場落后于高度場，系統呈增強趨勢，大氣斜壓性逐漸增強；5月1日08時系統發展旺盛，中亞脊增強；溫度槽和南支槽正處于新疆上空，西北急流增強，中心風速達到37 m/s。強勁變高梯度引導極地冷空氣南下爆發，使得冷空氣翻越天山直入塔里木盆地。天山兩麓等溫線密集，說明鋒區較強（圖2）。氣流在翻越天山時將500 hPa中層風場動量向下傳遞，有利于能量轉換，最終造成南疆盆地東部700～850 hPa風速加強，出現了偏東急流，急流中心的速度為16 m/s，巴州南部位于槽前，鐵干里克至若羌一帶出現沙塵暴。5月2日夜間，冷槽進一步東移進入東疆地區，冷空氣逐漸減弱，巴州南部的強沙塵暴過程結束。

圖2 4月30日20時500 hPa高度場

2.2 地面影響系統分析

圖3 4月30日14時海平面氣壓場

4月29日20時，地面冷高壓的前部已移到高空槽前，地面冷鋒已移至東疆，呈東北-西南走向，北疆的正變壓較明顯。但是，南疆盆地由于槽前的正渦度平流作用，使得地面低壓加深；由于地面冷空氣受地形影響，不能很快進入并影響南疆盆地，既無冷平流對地面的低壓進行抵消，促使南疆盆地東部至甘肅一帶的低壓在30日14時不斷加深并形成一個狹長的低壓帶。30日14時沿天山一帶已形成了等壓線密集區，南疆盆地東部的地面熱低壓在30日20時發展最為旺盛，并在巴州南部的鐵干里克至若羌一帶形成一個閉合低壓（低壓中心997.5 hPa）。由于南北疆的氣壓差和變壓差都較大，冷鋒前部的熱低壓和后部的冷高壓形成了西北高東南低的氣壓形勢（圖3），氣壓梯度的不斷加大為大風沙塵天氣的形成提供了動力條件。隨著冷空氣的東灌，且末至若羌一帶的風向由偏西風轉為偏東風，30日17時冷鋒繼續東移，巴州大部位于冷鋒后部，巴州南部鐵干里克、若羌的偏東大風已刮起，并伴有能見度不足百米的沙塵暴，隨著冷鋒東移，1日14時沙塵暴區域逐漸東移，鐵干里克、若羌的沙塵暴轉為浮塵。

由以上分析可以看出，此次出現在巴州南部的強沙塵暴天氣主要是由于西西伯利亞低槽與地面冷鋒后的西北大風引起的。

3 物理量場診斷分析

3.1 溫濕條件

圖4 2016年4月29至5月2日二師三十六團相對濕度垂直-時間剖面圖

冷空氣入侵前，巴州南部的最高氣溫為30～31℃，空氣干燥。系統進入后，從二師三十六團的濕度（圖4）和比濕剖面圖（圖5）可以看出，700 hPa比濕為2～3 g/kg，700 hPa以下的相對濕度均在35%以下，大氣干熱，為本區域的沙塵暴天氣提供熱力條件。整個天氣過程中無增濕過程，無水汽積聚過程，不利于降水產生，強干冷空氣迅速進入造成南疆盆地大部降溫5～8℃，二師塔里木、且若墾區24 h氣溫下降10.9～13.4℃，劇烈的降溫有利于鋒面形成，促使大風、沙塵暴的發展[1]。

圖5 2016年4月29至5月2日二師三十六團比濕-時間剖面圖

3.2 動力條件

3.2.1 垂直環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，29日20時急流在東移南下的過程中并不斷加強，在30日20時達到最強，在急流入口區的右側，高空強烈的輻散起到了抽氣作用，通過動量下傳，使得850 hPa的風場加大，并形成了偏東急流，從而引發了巴州南部出現了沙塵暴天氣。

垂直速度場對沙塵發生有較好指示意義，沙塵暴過境時，強烈的上升運動有利于將沙塵帶入高空。系統進入前，巴州南部處于弱的上升運動中，30日20時垂直上升速度迅速增加，中心位于400～500 hPa，該站在20時沙塵天氣也達到最強，到了1日14時垂直速度逐漸減小，沙塵暴天氣逐漸轉為浮塵。

3.2.2 相對渦度和散度場分析

圖6 2016年4月29至5月2日二師三十六團相對渦度垂直-時間剖面圖

圖7 2016年4月29至5月2日二師三十六團散度垂直-時間剖面圖

從相對渦度和散度的的垂直剖面圖分布來看（圖6、7），700 hPa上該區域處于正渦度和負散度區，表明該地區有明顯的氣旋性輻合上升，負渦度平流在500 hPa附近達到極值，表明該過程中系統的斜壓性較強，較強負渦度平流亦有利于地面冷高壓的發展，隨著氣壓梯度的加大，有利于沙塵暴天氣的維持。

4 小結

（1）造成此次天氣的主要原因是西西伯利亞低槽發展，地面冷鋒東移南下，冷空氣爆發南下，為沙塵暴提供了大尺度環流條件。（2）前期巴州大部氣溫偏高，降水明顯偏少，地面植被稀少、土質疏松，為強沙塵天氣提供了有利的物質條件和熱力條件。（3）南疆盆地熱低壓發展旺盛，溫度、氣壓梯度加強，形成西北高東南低的氣壓場形勢，低空偏東急流加強，為沙塵暴的發生提供了動力條件。（4）此次天氣過程中，歐洲、T639和日本的數值模式對風場均有很好的預報能力，其中T639對大風起止時間的預報效果較好。（5）通過分析和經驗總結得出：南疆盆地的熱低壓中心與強沙塵天氣的落區較為吻合。

[1]姚學祥.天氣預報技術與方法[M].北京：氣象出版社，2011.

2016-08-22