鄂爾多斯市沙塵暴天氣成因及預報技術分析

[摘 要] 本文結合2004-2014年內蒙古鄂爾多斯市11個臺站春季沙塵天氣資料，首先分析沙塵暴天氣的主要特征，接著探討沙塵暴天氣的成因，最后給出幾點沙塵暴天氣預報著眼點，以期為鄂爾多斯市沙塵暴天氣的防治和預報提供科學依據。

[關鍵詞] 沙塵暴；成因；預報技術；鄂爾多斯市

[中圖分類號] P445.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）26-87-2

沙塵天氣是典型的災害性天氣現象，主要包括沙塵暴、揚沙和浮沉3個等級，是導致生態環境惡化的重要因素。現階段，沙塵災害是全球最為嚴重的生態環境問題之一，對社會經濟、自然資源和區域環境產生了不同程度的影響。越來越多學者開始從不同方面對沙塵天氣進行研究，并得出了一些有意義的結論。例如，王秀麗等[1]指出了隨著近些年生態環境惡化，尤其是地表水土流失嚴重，加上氣候變化異常，導致了遼寧省阜新地區沙塵天氣頻繁出現，給社會和人們帶來了嚴重影響；李玄姝等[2]基于1991-2010年河北省承德地區9個氣象站的氣象數據采用統計分析和相關分析的方法，將承德地區沙塵天氣的年、季特征與氣候因子進行了詳細的相關分析，得出了降水量增多可以降低沙塵天氣的發生頻次，風是影響沙塵天氣的最為直接且最優的相關因子。本文通過對鄂爾多斯沙塵暴天氣成因進行分析，以便人們進一步理解和科學認識沙塵暴天氣的形成和發生機制，為合理開展沙塵天氣的預報、預警服務以及生態環境建設提供重要依據。

1 鄂爾多斯市沙塵暴天氣特征

1.1 春季沙塵天氣的月分布特征

在鄂爾多斯地區，沙塵暴天氣在春季和冬季較為常見，但以春季出現的頻率最高。通過分析2004-2014年3-5月沙塵天氣的月分布特征發現，4月沙塵天氣出現的次數最多，約占總沙塵天氣的46.6%；其次是3月，約占31.1%；5月最少，只有22.3%。

1.2 沙塵天氣持續時間特征

通過對鄂爾多斯市春季沙塵暴天氣持續時間的分析得出，一次沙塵暴天氣持續時間為2～3 h的有148 d，是總數的52.1%；沙塵暴天氣持續時間超過6 h的有33 d，是總數的11.7%；超過10 h的沙塵暴天氣只有4 d，是總數的11.4%。由此不難看出，鄂爾多斯地區的沙塵暴天氣持續時間相對較短。

1.3 沙塵暴的日變化

鄂爾多斯地區的沙塵暴天氣在一天內都有可能出現，其中11：00-19：00出現沙塵暴天氣的頻率較高，是一天中各時間段出現總次數的60%；21：00-7：00沙塵天氣不易出現，僅占21%；尤其是2：00-3：00沙塵天氣的頻率占總次數的1%。原因是中午和傍晚在太陽輻射的作用下，地面急劇升溫，一旦有冷空氣出現將會有不穩定層結形成。

2 沙塵暴天氣成因

2.1 動量下傳的作用

對流層上下層之間的動量交換會使地面產生強風，主要是由西風急流從上往下傳遞。從東而來的冷空氣在向南移動的過程中，有一支西北風急流在西西伯利亞和北疆中低層建立起來。通過分析500、700 hPa指標站的風速，高層風速減小和中低層風速加大會在同一站點、同一時間出現；對于不同的站點來說，下游風的變化沒有上游風的變化明顯，而且風逐漸從高層向中低層傳遞。變高梯度的增加和槽后西北急流的共同作用，會加劇冷空氣的運動，這是風速增加的主要原因。由此不難看出，中低空急流的加強受動量下傳的影響很大。在沙塵暴天氣還沒有出現之前，冷鋒前的天氣主要以晴天為主，地面存在強烈的增溫現象，大氣層結極不穩定的，空氣動量下傳較強，地面風速增加明顯。

2.2 熱力作用

造成鋒面大風風速增加的主要原因之一是強的溫度梯度。通過分析2004-2014年沙塵暴統計資料，有很大一部分的沙塵暴天氣出現都伴隨有鋒后劇烈的降溫現象。在冷鋒前，低壓區內不斷有暖平流輸送，地面上有明顯的增溫現象，鄂爾多斯市以沙漠居多，其增溫速度更快，這就造成冷鋒前后的溫度梯度增加，使得偏差風進一步加大。偏差風是造成沙塵暴強風區的主要原因。同時，溫度梯度加大會增強大氣斜壓性，促進了位能不斷轉化成動能，空氣中的風速不斷加大。

2.3 動力作用

地面強風出現的主要原因是強的氣壓梯度和變壓梯度的動力作用。每次沙塵暴天氣出現時，冷鋒前后的氣壓差要超過36 hPa，冷鋒后的5個經距內出現有6～10條等壓線，3 h的變壓差高達6～9 hPa。通常情況下，在冷鋒前后氣壓差在3～4 hPa就會有大風天氣出現，強變壓差會產生大的地轉偏差，空氣中的加速度增加，強風天氣出現在最大變壓梯度區域內。通過計算沙塵暴天氣出現前后的偏差風，由于風速水平平流和風速垂直切變造成的偏差風量級較小，3 h變壓梯度產生的偏差風具有較大的量級，最大風量級和最小風量級之間相差一兩個量級。由此可以說明，變壓風在偏差風中主要起到了主導作用，3 h變壓梯度是產生地轉偏差的主要原因，3 h強的變壓梯度是空氣中加速度增加進而產生沙塵暴天氣的主要動力因素。因此，可以將3 h變壓梯度作為預報沙塵暴天氣產生的重要指標。

2.4 下墊面影響

下墊面中的高溫低濕和久旱少雨現象是產生強沙塵天氣的必要條件。鄂爾多斯市是我國風沙天氣較多的地區之一，其主要原因是沙漠廣闊，當風速達到8～10 m/s時就能使塵土飛揚，有利于強沙塵暴天氣的出現。通過分析強沙塵暴天氣出現前30 d的降水量，不難發現在每次沙塵暴過程前期，鄂爾多斯市主要以干旱天氣為主，土壤內的水分含量較低，地表干燥。特別是對于沙漠地區來說，這種類型的下墊面吸收熱量迅速、增溫速度快，但絕對靜力不穩定。一旦有擾動現象，就會引起強烈的垂直運動，地面上的沙土在空中飛揚，為沙塵暴天氣的出現創造了有利條件。

因此，在特定天氣背景和下墊面條件下很容易產生沙塵暴天氣，是來自西西伯利亞的強冷空氣南下經過北疆后進入到河西走廊及其附近造成的。不斷南下的強冷空氣可以產生明顯的溫度梯度、變壓梯度、氣壓梯度及動量下傳，這些是沙塵暴天氣形成的主要原因。鋒前的不穩定對流層，受到強冷空氣的沖擊，進而在鋒前形成颮線，這些是沙塵暴天氣的觸發機制。

3 沙塵暴天氣預報著眼點

在對沙塵暴天氣進行預報的過程中，應將重點放在以下幾點：①結合天氣圖，判斷是否有暖脊在烏拉爾山西側形成，脊前也要有一支強的西北氣流與之配合，在西伯利亞地區是否有強冷空氣堆積、加強，還要分析是否有深厚的冷槽形成，溫度場是否落后高度場；②根據歐洲中心48～72 h的預報圖，查看是否有深厚的冷槽在河套附近，槽后的西北氣流是否明顯；③冷鋒前后氣壓梯度的大小，是否有強對流運動出現在鋒前；④對沙塵暴天氣出現前的天氣背景進行分析，該地的久旱少雨天氣持續多長時間，應將重點放在春季；⑤對于衛星云圖資料進行充分利用，確定冷鋒云帶的強度和高空風速的大小。

每年春季，鄂爾多斯市氣象站的工作人員應對有利于沙塵暴天氣出現的所有資料加強分析和監測，認真查看冷空氣的運動路徑，提升自身的責任意識，確保人們的生命財產安全。

參考文獻

[1]王秀麗，李鳳梅，劉彬，等.阜新地區沙塵天氣成因及防治對策[J].綠色科技，2016（22）：39-41.

[2]李玄姝，常春平，李云強.承德地區沙塵天氣的氣候成因分析[J].干旱區資源與環境，2013（2）：97-101.