錫林郭勒盟2017年5月3日沙塵暴天氣過程淺析

段慧霞

摘 要 2017年5月3—4日，錫林郭勒盟出現(xiàn)了沙塵暴、揚沙天氣。基于此，結合地面氣象要素、環(huán)流形勢、物理量等方面綜合分析此次沙塵暴過程，結果得出：沙塵暴發(fā)生前后，地面氣象要素變化明顯，午后地面出現(xiàn)強烈增溫，大氣層結不穩(wěn)定度增大，促使高空動量下傳形成大風，具備發(fā)生沙塵天氣的動力和熱力條件；高空冷渦與強鋒區(qū)是觸發(fā)沙塵暴的重要動力機制，蒙古氣旋是此次過程的主要影響天氣系統(tǒng)。

關鍵詞 層結不穩(wěn)定；蒙古氣旋；高空冷渦

中圖分類號：P425.5+5 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.05.065

沙塵暴是錫林郭勒盟春季常見、危害性極強的災害性天氣之一，威脅農牧業(yè)生產、人們生存環(huán)境和經濟、社會活動，當前沙塵暴已成為重要的環(huán)境問題成為大量專家研究課題。大范圍沙塵暴天氣發(fā)生發(fā)展通常為一次大尺度環(huán)流的調整，也就是一次經向環(huán)流調整為緯向環(huán)流的過程，冬春季西伯利亞冷空氣迅速到達我國，并由西北向東南爆發(fā)，遇春季長時間無有效降水形成干旱，對流層低層強烈不穩(wěn)定發(fā)展，此時就會引發(fā)大面積的沙塵暴天氣。2017年5月3—4日，錫林郭勒盟出現(xiàn)沙塵暴天氣過程，對此次沙塵暴天氣過程的氣象要素演變規(guī)律及物理量特征進行研究分析，旨在為做好沙塵暴天氣的預測預報及防災減災氣象服務提供參考。

1 氣候背景及影響

錫林郭勒盟位于中緯度的西風氣流帶內，為典型的中溫帶半干旱大陸性氣候，受境內南部和東部高聳的高山阻礙，夏季風難以到達，南來的水源在這里被切斷，該地區(qū)大氣水分缺乏，降水量較少。冬季長期處于歐亞大陸蒙古高原和西伯利亞冷高壓影響控制范圍中，而且由于地域開闊，寒流直接侵襲，該地區(qū)呈現(xiàn)出寒冷、風大、雨不均的氣候特點。2017年3—4月，錫林郭勒盟地區(qū)整體氣溫偏高、降水偏少，連續(xù)兩個月未出現(xiàn)有效降水，土壤墑情較差[1]。高溫少雨多風更是加劇土壤水分散失，地表變得更為干燥，土質疏松，為這次沙塵天氣的爆發(fā)創(chuàng)造了有利條件。此次大風沙塵天氣嚴重影響錫林郭勒盟土壤保墑和春播備耕工作開展，加劇了春季干旱災害，導致森林草原火險等級上升。

2 天氣過程概述

2.1 天氣實況

受地面蒙古氣旋與高空冷渦的共同影響，2017年5月3—4日錫林郭勒盟北部地區(qū)出現(xiàn)沙塵暴天氣，見表1。沙塵暴主要時段是3日午后至夜間，其中二連浩特、阿巴嘎旗、蘇尼特右旗出現(xiàn)強沙塵暴，極大風速分別達到27.5 m·s-1、27.3 m·s-1、25.6 m·s-1，最低能見度0.2 km、0.4 km、0.3 km；其余地區(qū)出現(xiàn)沙塵暴或揚沙，風力達到6級。此次沙塵暴天氣呈現(xiàn)出持續(xù)時間長、影響范圍廣、危害強度大、且出現(xiàn)了顯著的大風和強烈降溫，同時伴有降雨。

2.2 地面氣象要素變化特征

選取二連浩特逐小時地面氣象要素資料，分析其變化特征。從能見度和極大風速來看，3日清晨開始風力逐漸加大，能見度維持在10 km左右，14：00以后能見度迅速降低，17：00—21：00，最低能見度不足500 m，出現(xiàn)強沙塵暴天氣，該時段極大風速維持在20 m·s-1以上，20：00極大風速達到27.5 m·s-1，對應最低能見度200 m；3日22：00—4日10：00風力逐漸減小，能見度有所轉好，4日午后風力又逐漸加大，能見度迅速降低至3 km左右。

溫度和相對濕度對比來看，3日08：00—14：00，沙塵暴出現(xiàn)前，二連浩特處于干熱空氣影響范圍中，氣溫呈現(xiàn)逐漸回升現(xiàn)象，從12 ℃升至21 ℃，而相對濕度從78%迅速下降至20%以下，14：00之后氣溫逐漸下降，相對濕度仍然維持較低。氣溫和相對濕度的變化幅度較大，而變化趨勢正好相反。

3 環(huán)流形勢

3.1 高空環(huán)流形勢

據(jù)2日08：00 500hPa高空形勢圖可見，歐亞地區(qū)為兩脊一槽，新疆北部到蒙古中部90°～110°E為寬廣的槽區(qū)。2日20：00 500 hPa上，暖脊向東移至蒙古中東部地區(qū)，脊后存在著冷槽，較強的暖平流控制影響錫林郭勒盟，700 hPa與850 hPa暖脊發(fā)展強盛，溫度場較高度場落后，高空槽前存在著一地面氣旋，氣旋前部屬于暖平流，后部則是冷平流，熱力因子導致地面氣旋前部出現(xiàn)減壓，后部則開始加壓。分析等高線，槽前是正渦度平流區(qū)，渦度因子促使地面氣旋中心出現(xiàn)了加壓，在兩種因子的共同影響下，地面氣旋不斷向前移動并出現(xiàn)了加深發(fā)展。3日08：00，高空槽加深為冷渦，錫林郭勒盟正處于冷渦前部的西南氣流中，仍然受暖脊的控制；中層700 hPa和850 hPa在蒙西山地均存在著顯著的等高線，與等溫線呈現(xiàn)出反位相疊加的形勢，兩線交角在45°左右，地面風速隨之開始加大，說明未來下游地區(qū)可能會出現(xiàn)大風天氣過程；低層850 hPa上，等溫線在新疆北部一帶較為密集，鋒區(qū)強度較強，對于空氣動力下傳十分有利。

3.2 地面形勢

分析2日08：00海平面氣壓場上可以看出，錫林郭勒盟由于受到高壓的控制影響，于錫林郭勒盟北部地區(qū)形成了一個小低壓，低壓后部3 h正變壓值為3 hPa。14：00，地面低壓開始明顯的加強，之后形成地面蒙古氣旋，此時存在著三根閉合的等壓線，等壓線中心位于105°～110°E、45°～50°N，該時段內氣旋前部已開始出現(xiàn)沙塵暴天氣，后部3 h正變壓已經增大到了

5 hPa。17：00，錫林郭勒盟北部邊境地區(qū)表現(xiàn)為南高北低的現(xiàn)象，等壓線相對密集，氣旋中心值增大，達到了

955 hPa，蒙古氣旋已發(fā)展成熟，沙塵暴區(qū)域繼續(xù)擴大。3日02：00，地面氣旋中心又出現(xiàn)了進一步的加強，中心位置相對偏北，錫林郭勒盟正處在氣旋前部負變壓范圍內，受到高空槽前西南氣流的影響。高空、中層及低空三個大氣層具有一致的風向，在這種形勢下，上升氣流進一步得到加強。3日08：00，地面氣旋繼續(xù)北上，氣旋中心到達錫林郭勒盟西北部。3日14：00左右，錫林郭勒盟恰好處于地面氣旋偏南方西南氣流里，正、負變壓中心之間的差值達到8 hPa，高層、低層及地面風向均為西南風向，地面風力開始加大，同時午后地面增溫達到了最強，大氣層結出現(xiàn)了明顯的不穩(wěn)定度，成為大風、沙塵天氣發(fā)生發(fā)展的有利的動力和熱力條件，地面沙塵等被大風揚起，風力較大形成沙塵暴天氣。

4 物理量分析

4.1 風場和流場

分析2日8：00—3日20：00的850hPa風場和流場，2日20：00，蒙古地區(qū)風力開始加大，錫林郭勒盟處于西南風暖平流區(qū)域，850 hPa流場圖上（圖略），錫林郭勒盟北部存在著風場輻合區(qū)，表明出現(xiàn)了上升氣流，氣旋在未來會加強發(fā)展，地面氣壓進一步下降，而氣壓梯度將出現(xiàn)增大，因此地面風速將會增強與其相對應適，氣旋中心附近的等壓線較為密集區(qū)域也正是地面大風區(qū)域。

4.2 散度特征

3日8：00和3日20：00的低層850 hPa和中層700 hPa散度圖上（圖1a）可以看出，沙塵暴發(fā)生過程中，低層一直維持為負散度區(qū)，并且負值中心不斷加強，相反中層一直維持為正散度區(qū)，并且中心位置從東北向西南移動，低層輻合高層輻散，有利于地面氣流上升，促使地面減壓，地面氣旋加強[2-3]。

4.3 渦度特征

3日8：00和3日20：00的低層850 hPa和中層700 hPa渦度圖上（圖1b）可以看出，沙塵暴發(fā)生過程中，高層為正渦度平流區(qū)，低層為負渦度平流區(qū)，與輻散場相一致配合，導致低層輻合高層輻散，進一步促使地面氣旋加強。

5 結論

1）本次沙塵暴天氣主要是由地面蒙古氣旋和高空冷渦共同作用形成的。2） 錫林郭勒盟的氣候特點和下墊面干燥高熱的性質易導致沙塵天氣出現(xiàn)。3）沙塵暴發(fā)生前和發(fā)生時，能見度與極大風速、氣溫和相對濕度有很好的對應關系。風速在加大的過程中，能見度迅速降低，最低能見度對應最大風速；沙塵暴發(fā)生前溫度回升、濕度減小，受干熱空氣控制。4）流場、散度、渦度特征分析表明，此次沙塵暴天氣過程上升氣流旺盛，有利于地面減壓，導致蒙古氣旋強烈發(fā)展。

參考文獻：

[1] 壽紹文，勵申申，姚秀萍.中尺度氣象學[M].北京：氣象出版社，2003.

[2] 顧潤源.內蒙古自治區(qū)天氣預報手冊[M].北京：氣象出版社，2012.

[3] 錢正安，宋敏紅，李萬元.近50年來中國北方沙塵暴的分布及變化趨勢分析[J].中國沙漠，2002，22（2）：106-111.

（責任編輯：劉昀）