山西沙塵暴天氣的環流分型研究

趙海榮++趙海英

文章編號：2095-6835（2017）10-0010-03

摘 要：為了提高山西沙塵暴預報的準確率，利用山西省逐日沙塵?????暴資料和歷史高空、地面觀測資料，在普查沙塵暴歷史個例的基礎上，用統計歸類分型的方法研究了沙塵暴天氣發生的大氣環流形勢，并將其分型，歸納為4種類型，即冷鋒型、蒙古氣旋型、蒙古冷高壓底部倒槽型和干颮線+冷鋒混合型。

關鍵詞：沙塵暴；大氣環流；冷高壓；分型研究

中圖分類號：P445+.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.010

沙塵暴是在特定的地理環境和下墊面條件下，由特定的大尺度環流背景和某種天氣系統發展所誘發的一種小概率、大危害的災害性天氣。當沙塵暴發生時，強風攜帶大量沙塵，使空氣渾濁，能見度下降，造成大氣污染。這不僅嚴重影響了人們的正常生活，還加劇了土地沙漠化，破壞了生態環境。為了有效防御沙塵暴帶來的危害，提高沙塵暴預報的準確率，本文在普查沙塵暴歷史個例的基礎上，研究了沙塵暴天氣發生的大氣環流形勢，并將其分型，以期為今后沙塵暴預報提供科學依據。

1 資料和方法

利用山西省氣象信息中心歸檔的山西省108站自建站以來1957—2007年的逐日沙塵?????暴資料，以及山西省氣象臺的micaps歷史高空、地面觀測資料，在分析、總結、歸納沙塵暴天氣歷史個例的基礎上，用統計歸類分型的方法研究了形成沙塵暴天氣的影響天氣系統和大氣環流特征，將山西省沙塵暴天氣的環流形勢歸納為4種類型，即冷鋒型、蒙古氣旋型、蒙古冷高壓底部倒槽型和干颮線+冷鋒混合型。

2 冷鋒型

冷鋒型的地面形勢特征是：冷鋒未穿過低壓中心且南北跨度大，氣旋暖鋒不明顯，冷鋒后為西北大風，氣壓梯度可達15～25 hPa/500 km，且鋒后出現劇烈降溫。山西省受西路或西北路的影響，沙塵天氣區為西北風或偏西風。圖1以2004-03-09沙塵暴個例為例，給出了冷鋒型的地面形勢。

冷鋒型的高空環流特征如圖2所示。冷空氣為西路或西北路，等高線與等溫線接近垂直，高空有強烈的冷平流，500 hPa冷槽附近鋒區溫度梯度可達到20～40 ℃/500 km，平流交角達到60°～90°，鋒區達到天氣尺度且異常強盛，冷鋒坡度陡峭，700 hPa以下接近垂直，鋒區接近南北走向。

3 蒙古氣旋型

蒙古氣旋型在地面圖上以蒙古氣旋的強烈發展為主要特征，氣旋強烈發展階段12 h加深率大于6 hPa，平均為8.8 hPa，冷鋒穿過低壓中心，氣旋暖鋒明顯，冷鋒后降溫比較弱，氣旋冷鋒后地面風常常向經歷從西北—偏西—西南轉變，地面大風區多位于氣旋南側，沙塵暴常與地面西南風伴隨。圖3以2001-04-06沙塵暴為例展示相關情況。蒙古氣旋強烈發展時段有時出現在夜間，與太陽輻射的日變化關系不密切，沙塵暴區多呈東西帶狀，自西向東延伸。

蒙古氣旋型的高空環流特征是：高空槽常形成切斷，冷空氣呈偏西路徑，強冷平流范圍較小，鋒區弱于冷鋒過程，500 hPa以下形成閉合低壓，具體如圖4所示。強上升運動區分布于對流層大部（300～800 hPa），中心位于500 hPa，空間分布為渦旋狀，沙塵暴區行星邊界層高度達到3 000 m以上，沙塵區對流層低層相對濕度小于50%.

4 蒙古冷高壓底部倒槽型

此型沙塵暴是蒙古冷高壓與河西暖倒槽相互作用觸發的，如圖5所示，在地面圖上，蒙古冷高壓南壓，地面倒槽向北發展，二者南北對峙且穩定維持，沙塵天氣區介于二者間的等壓線密集區。此型沙塵暴影響系統介于天氣尺度與中α尺度之間，沙塵暴區范圍較小，穩定少動，持續時間比較長，可達2～3 d。

蒙古冷高壓底部倒槽型的高空環流特征見圖6.高空鋒區較為平直，在40°～45?N緯度帶，90°～115?E形成了準靜止鋒（或靜止鋒波動），沙塵暴出現在大尺度脊區，對流層低層（700 hPa以下）出現類似阻塞形勢，鋒區準東西向，比較穩定。對流層低層的強勁東風是此類沙塵暴過程的重要特征，對流層低層相對濕度大于其他沙塵暴過程（50%～60%），有時可能會產生少量降水，對流層低層輻合明顯強于中層輻散，上升氣流自動向西爬升，在650 hPa附近折而向東并繼續爬升，可將沙塵上揚至500 hPa并向東傳輸，850 hPa有時出現邊界層急流（16 m/s）。

5 干颮線+冷鋒混合型

干颮線+冷鋒混合型的地面氣象要素演變特征是類似于颮線，沙塵暴發生時，出現氣壓陡升、氣溫劇降、濕度上升等劇烈地面氣象要素變化。高空環流背景與冷鋒型類似，此處圖省略，低槽南伸更為明顯，經向度比較小，低層鋒區經向型明顯，干颮線出現在冷鋒前部。

此型沙塵暴影響系統為中尺度系統，是由干颮線或中尺度低壓和冷鋒相伴產生的，冷鋒的發展對干颮線有激發作用。干颮線首先觸發強風和沙塵暴，其后冷鋒加速趕上干颮線，導致大風和沙塵暴再度加強。

6 結束語

本文利用山西省108站近50年的逐日沙塵?????暴資料和micaps格式歷史高空、地面觀測資料，在普查沙塵暴歷史個例的基礎上，用統計歸類分型的方法研究了沙塵暴天氣發生的大氣環流形勢，并將其分型，歸納為4種類型，即冷鋒型、蒙古氣旋型、蒙古冷高壓底部倒槽型和干颮線+冷鋒混合型，為今后沙塵暴預報提供了科學依據。

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作者簡介：趙海榮（1965—），女，主要從事天氣預報方面的研究。

〔編輯：白潔〕