一次沙塵暴天氣過程中氣象要素變化研究

郭 磊 劉 全 卜茂賓

1.230104198610221215 黑龍江 哈爾濱 150000;2.110222198705262715 北京 100000;3.430781199303243059 廣東 廣州 510000

過度開墾土地、過度開發(fā)自然資源以及過量砍伐森林等，都是造成沙塵暴頻發(fā)的主要原因。為實現(xiàn)科學(xué)化沙塵暴治理與預(yù)防效果，學(xué)者在對沙塵暴預(yù)防方式進行研究的同時，加大了對沙塵暴氣象因素變化的研究力度，希望通過對能見度以及氣壓等細(xì)節(jié)變化情況的分析，掌握沙塵暴發(fā)生規(guī)律以及變化情況，以便更好地對其展開治理。

1 本次沙塵暴基本情況介紹

本次沙塵暴發(fā)生在2020年4月12日，發(fā)生地為蒙古國地區(qū)。因為受到天氣系統(tǒng)影響而出現(xiàn)東移趨勢，在高空偏北氣流輸送下，影響范圍逐漸向東、南方向進行拓展，內(nèi)蒙古、北京以及天津等地都受到了沙塵暴天氣的影響。沙塵暴開始時間為當(dāng)天晚六點左右，直至第二天凌4點晨結(jié)束。按照地區(qū)氣象局觀測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)，沙塵暴衛(wèi)星監(jiān)測圖如圖1所示，顆粒物以及其他數(shù)據(jù)采集可靠性以及準(zhǔn)確性相對較為理想，可按照數(shù)據(jù)對本次沙塵暴氣象要素變化情況展開分析。

圖1 氣象衛(wèi)星監(jiān)測圖

2 天氣要素變化分析

2.1 具體變化情況

(1)溫濕變化。在沙塵暴正式來臨之前，相對濕度與溫度呈現(xiàn)出反比例關(guān)系，在當(dāng)天氣溫達到最大數(shù)值20℃時，相對溫度降低了18%，呈現(xiàn)出高溫低濕狀態(tài)，這種環(huán)境是最有利于沙塵暴產(chǎn)生的。本次沙塵暴入境時間在下午五點左右，此時正處于高溫低濕環(huán)境下，大氣低層溫度高且存在著大氣不穩(wěn)定的狀況，很容易會出現(xiàn)上升運動，而濕度過低也會造成空氣干燥問題，進而引發(fā)地表起沙狀況。同時，在本次沙塵暴發(fā)生的全過程中，在夜間濕度并沒有像未發(fā)生沙塵暴時出現(xiàn)上升狀況，一直在不斷下降，最低下降到了10%，并一直維持著低濕情況，和午后回升規(guī)律并不相符合。夜間溫度也呈現(xiàn)出了比平時溫度較高的狀況，平時夜間溫度在9℃左右，但當(dāng)天的夜間溫度達到了12℃要明顯高于平時狀態(tài)。綜上所述，沙塵暴產(chǎn)生前后，地區(qū)溫度以及濕度發(fā)生明顯變化，其中以夜間變化最為明顯，由低溫高濕狀態(tài)呈現(xiàn)為高溫低濕狀態(tài)，反向變化情況較為明顯，而此種反向變化狀態(tài)正是促使沙塵暴過程后揚沙持續(xù)性的主要原因之一。

(2)風(fēng)的變化。在沙塵暴來臨前后有著明顯的風(fēng)速以及風(fēng)向變化情況，在沙塵暴來臨之前，風(fēng)向主要以西南風(fēng)為主，風(fēng)速相對較低，在1.8m/s左右，而在沙塵暴來臨之后，方向轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞅狈较颍L(fēng)速更是達到了原來的4倍左右。通過對沙塵暴和風(fēng)向變化情況的綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，在沙塵暴入境之后，雖然風(fēng)向發(fā)生了明顯改變，但一直穩(wěn)定為西北方向，并沒有出現(xiàn)其他風(fēng)向的改變，而風(fēng)速的變化一直保持著持續(xù)不斷增長的狀態(tài)，直至11m/s。可通過對風(fēng)速以及風(fēng)向的數(shù)據(jù)收集與分析，能夠及時判斷出是否會出現(xiàn)沙塵暴問題及沙塵暴發(fā)展的主要方向與程度，可以達到良好的預(yù)警效果。因為在沙塵暴發(fā)生時，風(fēng)向轉(zhuǎn)變成了沙源來源方向，且一直保持著這一狀態(tài)，所以為沙塵輸送提供了相應(yīng)支持，在揚沙方面也提供了相應(yīng)載體，這些都是需要注意的內(nèi)容。

(3)風(fēng)與氣壓變化。在氣壓發(fā)生增長狀態(tài)時，風(fēng)速變化情況也開始隨之加大，而在氣壓變化幅度開始逐漸變小時，風(fēng)速變化的幅度也隨之出現(xiàn)了減小的狀況。由此可以推斷出，兩者之間的變化幅度屬于正比例關(guān)系，本次沙塵暴和冷壓過境所引起的氣壓變化有著密切關(guān)聯(lián)。

(4)風(fēng)的變化、能見度與顆粒物濃度。經(jīng)過觀測站的觀察發(fā)現(xiàn)，本次沙塵暴中的PM 10濃度是PM2.5的8倍左右，是平時的4倍左右，所以可以推斷出本次沙塵主要影響為PM 10較大顆粒物。但在風(fēng)暴開始進入到北京之后，PM 10濃度逐漸由最大開始出現(xiàn)下降趨勢，分析原因主要是因為風(fēng)速變小所造成的，在空中懸浮的砂塵顆粒因為風(fēng)速影響而開始發(fā)生沉降狀況，進而造成近地面顆粒物濃度變大問題。在強沙塵暴時段以外，PM 10濃度和能見度之間并沒有明確關(guān)聯(lián)，但其與PM2.5呈現(xiàn)出反性變化狀態(tài)，表明能見度和沙塵中小顆粒物有著密切關(guān)聯(lián)。

2.2 要素變化分析 通過對此次沙塵暴全過程要素脈動變化的分析，得出以下結(jié)論:①沙塵暴的入境過程，伴隨著夜間溫濕由低溫高濕向高溫低濕進行轉(zhuǎn)化的狀況，進而在高溫低濕狀態(tài)下，為沙塵暴發(fā)展創(chuàng)造出了有利環(huán)境；②沙塵暴來臨前后的風(fēng)速以及風(fēng)向變化相對較為明顯，對沙塵暴強度與到來形成了有效預(yù)警作用，風(fēng)向由西南轉(zhuǎn)變?yōu)樯吃磥硐蛭鞅狈较颍L(fēng)速也提升到了原來的三倍，使揚沙現(xiàn)象發(fā)生具備了可行性；③與風(fēng)速變化相比，氣壓變化產(chǎn)生更早，每一次的氣壓波動都會對風(fēng)速產(chǎn)生影響；④沙塵暴產(chǎn)生之后，PM2.5以及PM 10濃度呈現(xiàn)出明顯增長的狀況，風(fēng)速越小其濃度值越大。同時，PM2.5濃度和能見度呈現(xiàn)為反比例關(guān)系，而與PM 10的關(guān)聯(lián)相對較小，表明沙塵中的PM2.5細(xì)粒子會對能見度產(chǎn)生直接影響。

3 結(jié)束語

鑒于沙塵暴的危害，學(xué)者需要進一步加大對沙塵暴天氣要素變化情況的研究力度。要通過對沙塵暴實際案例全過程的詳細(xì)分析，明確溫濕度以及風(fēng)速等具體變化情況，掌握沙塵暴產(chǎn)生以及變化規(guī)律，從而掌握各項影響因素，以便制定出針對性沙塵暴應(yīng)對方案，不斷提高我國沙塵暴治理能力與水平，進而為地區(qū)環(huán)境優(yōu)化與改善提供更大的助力。