阿拉善盟2014年4月23~24日大風沙塵天氣過程分析

2016-03-09 04:04:01王海鷹陳昱之寶樂爾阿拉善盟氣象局

現代農業 2016年1期

王海鷹　陳昱之　寶樂爾阿拉善盟氣象局

王海鷹陳昱之寶樂爾
阿拉善盟氣象局

[摘要]2014年4月23日至24日沙塵天氣是2014年春季阿拉善盟強度最強、范圍最廣的一次沙塵過程。本文通過對Micaps常規氣象資料和自動站實測資料進行分析，得出本次沙塵天氣過程是冷鋒型沙塵天氣，強烈的冷平流是形成強沙塵天氣的主要原因。地面高低壓之間強氣壓梯度造成的大風及冷鋒過境的抬升作用，配合高低空急流，觸發了本次強沙塵天氣；高空形成深厚的切斷低壓，較大的垂直溫度遞減率，較好的混合層條件為強沙塵天氣提供了有利的熱力條件；較好的散度、渦度、垂直速度等為強沙塵天氣提供了有利的動力條件。

[關鍵詞]沙塵暴冷鋒型環流背景動力熱力條件

大風是一種破壞力很強的災害性天氣，大風會造成沙塵暴，使能見度顯著下降，對交通造成嚴重影響。沙塵天氣的產生是由多種因素導致的，大風是沙塵發生的動力條件，而地表大量的沙塵粒子是產生沙塵必不可少的物質條件。另外，沙塵的發生直接受到天氣系統的觸發，而天氣的變化取決于氣候條件的變化。阿拉善盟大風天氣主要出現在春季，往往是與冷空氣大規模活動相聯系，由于阿拉善盟地表覆蓋率低，土質比較疏松，為沙塵天氣提供了物質條件，因此在阿拉善盟地區大風和沙塵天氣是常常是伴隨出現的天氣現象[1]。

一、天氣實況

2014年4月23日至25日的強冷空氣自西向東造成了新疆、甘肅、內蒙古、寧夏等多個地區的強沙塵天氣，也是阿拉善盟2014年春季強度最強、范圍最廣的一次沙塵天氣過程。其中4月23日下午至24日中午前后，阿拉善盟出現6～7級西北大風，陣風達7～9級；阿拉善盟9個常規站點中有5個出現沙塵暴，4個出現揚沙（見表1）；且沙塵天氣最強時段集中在23日夜間。

表1阿拉善盟2014年4月23日至24日大風、沙塵天氣實況

二、環流背景及影響系統分析

1.500 hpa環流背景

前期，歐亞大陸的環流形勢為“兩脊一槽”型，由于里海、咸海、貝湖地區有暖平流向北輸送，使得烏拉爾山高壓脊和貝湖高壓脊不斷發展，兩脊之間的西西伯利亞大槽也不斷加深。之后，烏拉爾山高壓脊向東北方向發展，貝湖高壓脊向西北方向發展，使得西西伯利亞大槽與其北部冷空氣被切斷，形成切斷低壓，東移南壓影響阿拉善盟[2]。

23日08時，短波槽位于新疆北部，有-36℃冷中心與之配合，冷槽前部疏散，槽發展東移；23日20時，短波槽移至新疆東部，且溫度槽落后于高度槽，冷中心略有東移，中心強度變化不大，槽底部有46米/秒的急流配合（見圖1左）；24日08時，短波槽東移加深形成冷渦（中心值為544），冷中心進一步東移南壓，阿拉善盟風速明顯加強，達來呼布500hpa風速由24米/秒加強到44米/秒。這是阿拉善盟大風沙塵天氣23日夜間最強的有利動力條件[3]。

2. 700hpa環流背景

23日08時，冷槽位于新疆西南部，溫度槽落后于高度槽，等高線、等溫線夾角接近90度，槽線附近有強烈冷平流，大氣斜壓性強；23日20時，形成閉合低壓，冷槽已移至新疆東部，冷鋒鋒區位于河西走廊，溫度梯度達32℃/10個緯距，阿拉善盟西北部已經受強冷空氣影響，中東部地區處于暖脊中（見圖1右）；24日08時，冷鋒鋒區已經影響阿拉善盟大部地區，冷槽加深形成-20℃的冷中心，等高線與等溫線夾角90度，斜壓有效位能造成阿拉善盟夜間地面強風，引發強沙塵天氣。

700hpa與500hpa高度場形勢相似，同樣形成切斷低壓并加深東移南壓，且等高線與等溫線交角隨高度降低而增大，500hpa為30℃左右，700hpa接近垂直，高空有大量的斜壓有效位能，而西西伯利亞大槽的被切斷及向南擴展，導致了高空鋒區的南壓，引發強冷空氣的爆發[4]。

3.地面影響系統

前期地面高壓自里海附近配合冷鋒東移南壓，23 日08時移至巴爾克什湖附近，中心強度為1040.0hpa，冷鋒位于貝湖至新疆西部；23日20時，冷鋒由于薩彥嶺阻擋作用斷裂為南北兩支，其中南支開始影響阿拉善盟；24日08時移出阿拉善盟（見圖3）。

地面冷鋒23日夜間過境，而一般冷鋒型沙塵天氣由于夜間的負反饋作用而減弱或消失，本次過程主要是因為冷空氣強烈，且鋒后有強大的氣壓梯度，達15hpa/500公里，冷鋒前后變壓差達到10hpa，大氣受強大的氣壓梯度力和變壓梯度力共同作用形成強風，引起夜間強沙塵天氣[5]。

圖1 2014年4月24日08時500hPa高空形勢場（左）、2014年4月23日20時700hPa高空形勢場（右）

三、熱力、動力條件分析

1.熱力條件

分析阿拉善盟2個常規站點（位于西部的達來呼布和東部的諾日公）23日20時的TlogP圖（見圖4），看出兩站較為相似：飽和假相當位溫均隨氣壓降低而迅速減小，垂直方向的溫度遞減率非常大；500hpa位溫和假相當位溫距離接近，假相當位溫和飽和假相當位溫之間距離非常大，說明中低層大氣極為干燥；中低層位溫和假相當位溫幾乎垂直于橫坐標軸，層結非常接近絕熱狀態(混合層)，熱力條件配合的非常好，利于強沙塵天氣的發生、發展。

2.動力條件

23日至24日，散度場上，阿拉善盟存在低層輻合、高層輻散，且輻合輻散明顯，有利于強的上升運動，引發沙塵天氣；渦度場上，沙塵天氣發生、發展時間段，阿拉善盟上空均是負渦度平流區，利于高空冷空氣的動量下傳；風場上，風向隨高度順時針旋轉，有較明顯的風速垂直切變，有利于動量下傳；垂直速度場上，西部地區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-26× 10-2hpa/s，東部地區則為下沉運動，最大值達到24× 10-2hpa/s，強沙塵暴出現在強上升運動與下沉運動梯度密集區內，即強冷空氣下沉強迫抬升其前的暖氣團產生對流觸發強沙塵暴。