兩次強沙塵暴過程對比分析

張斯蓮 馬翠麗

阿拉善盟氣象局

兩次強沙塵暴過程對比分析

張斯蓮 馬翠麗

阿拉善盟氣象局

利用常規氣象資料，應用天氣學分析及診斷分析方法，對2010年3月19～21日和4月24～25日的兩次強沙塵暴天氣過程，從環流形勢、天氣系統及其發生發展過程、物理量場等條件進行較詳細的分析。結果表明：兩次強沙塵暴過程的環流形勢、影響系統不同，其物理量場配置、強度、影響范圍有差異。

強沙塵暴 環流形勢 影響系統 物理量場 對比分析

沙塵暴天氣是我國的災害性天氣之一，給工農業生產、交通運輸、人們生活及生態環境等造成嚴重的危害。2010年春季，我國北方氣溫回升較快，地表加熱迅速，致使地表層解凍，土壤水分蒸發大，土質疏松，加上冷暖空氣的交替出現，不斷形成強風天氣，為沙塵暴的產生提供了動力。3月19～21日、4月24～25日我國北方出現了兩次強沙塵暴過程，其影響范圍最廣，強度大。本文對本兩次強沙塵暴天氣過程，從環流形勢、天氣系統及其發生發展過程、物理量場配置等條件進行較詳細的分析，為今后沙塵天氣的預報、預警提供有效的參考和依據。

一、天氣實況比較

“3.19”強沙塵暴天氣過程北路路經影響我國，起源于蒙古國西部、南部、沿東南方向移動，累計影響我國21個省（區、市），不僅影響西北、華北地區，還波及到華東地區，其中內蒙古西部及河西走廊一帶出現能見度不足500米的強沙塵暴，是2010年范圍最大的一次沙塵天氣過程。大部沙塵天氣影響區未出現明顯的降水天氣。

“4.24”過程西路路經影響我國，起源于南疆塔里木盆地，沿青藏高原北側經河西走廊向東傳播，主要影響西北、華北部分地區，河西走廊、內蒙古中西部出現強沙塵暴，甘肅民勤、內蒙古阿拉善右旗最小能見度接近0米，瞬間極大風速達到28.0米/秒和26.4米/秒，本次沙塵天氣過程中，西北地區沙塵天氣強度大，出現罕見的特強沙塵暴，過程伴有雨雪天氣。

二、環流形勢對比

“3.19”過程：18日20時500hPa形勢場上，歐亞上空為兩槽一脊形勢，烏拉爾山以東為一脊一槽，東亞大槽位于日本海至東海北部一帶，槽后較平直的西風氣流上有小波動疊加，副熱帶高壓勢力強盛，588位勢十米線壓至我國華南一帶，這樣的環流形勢增大南北氣壓、溫度梯度從而形成了強鋒區。到19日20時，巴湖北部的西風小槽東移并入到極渦尾部，疊加中南半島北部的南支大槽，引起西風徑向發展，巴爾喀什湖到新疆西部受到弱的高壓脊控制。同時，副熱帶高壓斷裂，西太平洋副高西段位于孟加拉灣東部，勢力依然很強大，從而槽后脊前的鋒區進一步加強。此時我國河西走廊、內蒙古西部地區沙塵天氣達到最強。20日20時，高壓脊移到新疆北部至蒙古國一帶。西北太平洋副高維持強勢狀態。東亞大槽分為兩段分別位于東北東部和朝鮮半島上，此時沙塵天氣范圍東移到華東地區。

“4.24”過程：23日20時500hPa形勢場上，在貝湖以西有狹長的槽區。槽后巴湖、咸海之間有烏山高壓脊強烈發展。副高584位勢十米線在華南一帶。24日08時，新疆北部形成切斷低壓，其后部有橫槽，其西側烏脊發展強烈。到24日20時，此橫槽已經轉豎，并影響我國西北地區，致河西走廊至內蒙古西部一帶出現特強沙塵暴。25日20時，貝湖長波槽在后方高壓脊的壓制下逐漸形成切斷低渦，巴湖附近高壓脊仍較強。

上述分析表明：兩次強沙塵暴過程，環流背景及高空影響系統均不同。“3.19”過程緯向型環流（圖1a），東亞大槽穩定，槽后脊前南北氣壓、溫度梯度大，形成強鋒區，在這樣環流背景下蒙古國東部至我國河套一帶有高空短波槽東移觸發本次沙塵天氣；“4.24”過程徑向型環流（圖1b），烏拉爾山高壓脊強烈發展，中西伯利亞以南地區形成低壓槽，環流經向度大，極地冷空氣沿偏北氣流南下，新疆北部橫槽轉豎而引起的強風帶和強鋒區觸發了本次沙塵天氣。

三、地面影響系統比較

“3.19”過程：18日08時蒙古氣旋生成于貝加爾湖西南側，以后東移南下，18日14時達到最強，中心強度達到992.5hPa，（發展強度達到15hPa/12小時），導致地面風速迅速加大。大范圍沙塵暴開始時間為蒙古氣旋強烈發展時段。觸發強沙塵暴的初始動力是氣旋的強烈發展此后，地面冷高壓在西西伯利亞發展，到19日08時中心強度已達到1041.7hPa，由西西伯利亞經我國新疆北部南下，此時，內蒙古中部蒙古氣旋發展相對較弱。鋒后冷氣團前部有強氣壓梯度。19日20時冷鋒后氣壓梯度達到15 hPa/500公里。冷鋒前后出現明顯的3小時變壓差值。兩者之間變壓差達到6.9hPa。大氣受鋒后強氣壓梯度力和變壓梯度力共同作用形成強風，沙塵天氣達到最強。

圖13 月19日08時（a）和4月24日20時（b）500hPa環流形勢圖（虛線-等溫線，實線-等高線）

圖22010 年3月19日14時（a）和4月24日14時（b）海平面氣壓場

“4.24”過程：23日14時～24日11時，強大的冷氣團在天山北側堆積。24日14時，冷空氣開始翻越天山侵入河西走廊，冷鋒前沿已經到達內蒙古西部，冷鋒前后3小時變壓最大差值為6.9 hPa，該冷空氣提供了水平動力條件，觸發了強沙塵暴的爆發，冷鋒的東南側雖然也伴有由青海低壓分裂東移的熱低壓活動，但低壓在此期間加深不明顯（24小時內中心氣壓下降僅5hPa），沙塵暴基本發生在冷鋒后的西北大風里。

上述分析表明：觸發“3.19”強沙塵暴的地面天氣系統為強烈發展的蒙古氣旋及冷鋒（圖2a），因蒙古氣旋南下過程中水汽條件較差，本次沙塵天氣未伴有明顯的降水天氣；“4.24”強沙塵暴是由地面冷高壓前部強冷鋒（圖2b）觸發的，在沙塵天氣發生發展過程中其前部低壓系統作用并不明顯。但因冷鋒前熱低壓由青海低壓分裂東移形成，水汽條件較好，沙塵天氣過后出現了雨雪天氣。

四、物理量場比較

選擇時間：2010年3月19日20時、4月24日20時，剖面圖空間范圍：沿40°N做剖面分析，基本包括沙塵暴最強區、減弱區和加強區。

1.散度場分析

本兩次強沙塵暴天氣過程散度場相似（圖略），強沙塵暴與低空輻合區有很好的對應關系，輻合大值區均在700hpa附近，沙塵暴加強的空間范圍在低空強輻合中心附近，強沙塵暴出現在正負散度梯度最大處。說明沙塵暴區域有很強的輻合上升運動。

兩次過程中散度場的不同點有：“3.19”沙塵暴過程中有兩個輻合中心，分別對應地面冷鋒前后，“4.24”過程輻合中心在地面冷鋒后側。

2.垂直速度分析

兩次過程中（圖略），沙塵暴均出現在強上升運動中心的后方，強上升運動中心附近從低層到高層均為上升運動，最強上升運動出現在500hPa附近，最大值達到-39×10-3hPa．s-1，這與無輻散層出現在500hPa是對應的；強上升運動中心后方有下沉運動大值區，說明有強冷空氣下沉。強沙塵暴出現在強上升運動與下沉運動梯度密集區內。這說明強冷空氣下沉強迫抬升其前部的暖氣團產生對流出觸發強沙塵暴。

兩次過程的垂直速度場區別有：（1）上升運動中心位置不同，“3.19”過程中上升運動中心在地面鋒線前側，“4.24”過程則在后側；（2）“4.24”過程下沉運動更強，表明冷空氣（冷高壓）更強。

3.急流分析

“3.19”強沙塵暴過程有高空急流（200hpa）與其配合，并且強沙塵暴區處在高空急流（北支）出口區左側，這說明低層輻合、高層輻散導致的抽吸作用，對沙塵天氣的發生發展有利。“4.24”強沙塵暴天氣過程中，高空急流并不明顯，本次過程的主要動力機制是對流層中低層強鋒區，在對流層上層鋒區并不強（圖略）。

五、小結

從通過對“3.19、4.24”強沙塵暴天氣過程進行分析得到如下結論：

1.沙塵暴實況：“3.19”強沙塵暴天氣過程影響范圍廣，不僅影響我國北方，還波及到東南沿海地區；“4.24”強沙塵暴天氣過程影響范圍較“3.19”過程小，但強度大，甘肅、內蒙古局部地區出現能見小于50米的特強沙塵暴。

2.環流形勢及天氣系統：“3.19”強沙塵暴歐亞上空為兩槽一脊形勢，由于巴爾喀什湖高壓脊的強烈發展使得脊前槽后西北氣流強盛，強鋒區是本次沙塵天氣過程的主要原因；“4.24”強沙塵暴歐亞中高緯度環流呈兩槽兩脊型。影響這次沙塵暴過程的高空關鍵系統是橫槽轉豎冷空氣大舉南下引起的強鋒區和強風帶。

3.地面影響系統比較：觸發“3.19”強沙塵暴的地面天氣系統為強烈發展的蒙古氣旋及其冷鋒；“4.24”強沙塵暴是由地面冷高壓前部強冷鋒觸發的，在沙塵天氣發生發展過程中其前部低壓系統作用并不明顯。

4.兩次過程中，渦度、散度、垂直速度等物理量配置基本相似，高空急流因影響系統的不同而有差別。

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