河西走廊盛夏一次沙塵暴天氣過程成因

付仲穎 田棟

摘 要：為了能夠更加準確有效的預測河西走廊盛夏沙塵暴天氣，了解沙塵暴天氣的形成過程，本次研究主要選取2013年7月30日發(fā)生于河西走廊內的一次沙塵暴天氣進行研究，對此次沙塵暴天氣過境前后地面氣象要素、衛(wèi)星云圖特征等變化做出分析，并探討散度場、垂直速度、螺旋度等物理特征，以此來全面分析此次河西走廊盛夏一次沙塵暴天氣過程的成因，希望能夠對河西走廊盛夏沙塵暴天氣預測工作產生參考。

關鍵詞：河西走廊;沙塵暴天氣;形成原因

中圖分類號：P425.55 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）10-0240-02

0 引言

沙塵暴是一種危害性較為嚴重的自然災害，該天氣的發(fā)生率在很大程度上反映出區(qū)域土地荒漠化程度，該天氣的發(fā)生對社會生產、人民生活帶來極其惡劣的影響。從相關的研究結果來看，普遍性認為沙塵暴形成的因素主要包括風力大小、氣候環(huán)境溫度、區(qū)域降水量以及土壤表層的實際情況等幾方面[1]。當區(qū)域范圍內氣候環(huán)境溫度上升、降水量較少，且遭遇較為強勁的風力作用時，如果具有豐富的沙塵源便有較大的可能出現(xiàn)沙塵暴天氣。河西走廊是我國沙塵暴天氣的高發(fā)區(qū)域，下面選擇一次沙塵暴天氣展開具體的研究。

1 天氣情況概述

本次出現(xiàn)的沙塵暴天氣在酒泉市肅州區(qū)一帶開始，并在河西走廊武威市涼州區(qū)附近終止。沙塵暴發(fā)生期間河西走廊范圍內多處氣象站觀測到大風、沙塵暴天氣，其中臨澤、高臺、甘州、永昌等地觀測到沙塵暴天氣較為嚴重。此次沙塵暴天氣發(fā)生面積較廣，受災人數(shù)較多，據(jù)統(tǒng)計受災的鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)達到55個，受災人數(shù)超過11萬人，給區(qū)域范圍內造成較大的經(jīng)濟損失。

2 環(huán)流形勢特征及天氣系統(tǒng)變化

2.1 環(huán)流形勢特征

2013年7月30日上午8時監(jiān)測到500hPa高空形成兩脊一槽型，所形成的兩高壓脊分別為巴爾喀什湖、鄂霍次克海，并于中西伯利亞地帶形成以短波小槽。在此時段對700hPa低空的環(huán)流形勢進行分析，同樣有短波小槽呈現(xiàn)，整體與500hPa高空的環(huán)流形勢大致相同。從地面氣象圖來看，河西走廊所處區(qū)域位置形成24小時負變壓區(qū)（氣象圖呈現(xiàn)西北風與東南風切變線），在2013年7月30日下午2點左右時，隨著冷空氣的南下作用，造成區(qū)域范圍內地面風逐漸加大，在河西走廊西部地區(qū)氣溫下降，并表現(xiàn)出揚沙天氣;在下午8時左右，河西走廊酒泉市肅州區(qū)域范圍內首先出現(xiàn)強沙塵暴天氣，并逐漸開始想河西走廊臨澤、高臺、甘州、永昌等地蔓延，使得受災面積逐漸擴大[2]。

2.2 天氣系統(tǒng)變化

在此次沙塵暴形成的過程中，主要產生的天氣影響包含三個方面：（1）在新疆區(qū)域范圍內形成短波小槽，且該短波小槽在冷空氣作用下逐漸進入到河西走廊區(qū)域，在500hPa高空范圍形成強風速帶，在700hPa低空區(qū)域形成低空急流氣候，在這種中高層風速不斷增強的作用下，較容易引起地面風速的逐漸加大，進而為沙塵暴天氣爆發(fā)提供動力源;（2）受高原切變線作用[3]。河西走廊夏季高原切變線附近容易形成大氣層結不穩(wěn)定的情況，由此使得區(qū)域范圍內的環(huán)境對流較容易出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，進而增大沙塵暴天氣的爆發(fā)概率;（3）受區(qū)域范圍內產生的較強氣壓差作用引起。通過天氣系統(tǒng)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)在沙塵暴出現(xiàn)前，河西走廊一帶的氣壓差與新疆七角井一帶的氣壓差超過16hPa，這也為河西走廊區(qū)域范圍內大風沙塵暴天氣的出現(xiàn)創(chuàng)造出良好的條件。

3 衛(wèi)星云圖特征變化分析

在本次沙塵暴發(fā)生期間，從監(jiān)測到的高空云團情況來看，表現(xiàn)出較為明顯性的變化，首先，云團的面積不斷擴大，從最初的幾十公里逐漸擴展到幾百公里，同時厚度也呈現(xiàn)出一定幅度的增長。當沙塵暴天氣到達永昌時達到最強，此時云層的范圍和厚度增長速度也達到最大，隨之增長速度逐漸減弱，云團在河西走廊武威市涼州區(qū)附近逐漸停止移動，沙塵暴天氣在此也基本結束。結合當天河西走廊的實際天氣情況來看，高空云團的形成主要集中于冷槽后部區(qū)域的晴空范圍內，云團呈現(xiàn)出明顯性的邊界，且TBB≤-35℃的云團面積維持在幾十公里到幾百公里的區(qū)間范圍內，這也在很大程度上說明，本次河西走廊發(fā)生的大風沙塵暴天氣主要是在熱對流天氣環(huán)境下形成[4]。

4 散度場和垂直速度分布特征

4.1 散度場

對本次大風沙塵暴天氣的散度場分布特征展開分析，在上午10時左右，發(fā)生沙塵暴所在區(qū)域的散度場為：高層輻合、中低層輻散的狀態(tài);后隨著時間逐漸推移，高層輻合狀態(tài)逐漸向下移動，在下午2時左右，位于500hPa高空表現(xiàn)為輻合狀態(tài)，以上的區(qū)域轉變?yōu)檩椛?在下午8時左右，高空存在的輻合層進一步下移，且輻合程度逐顯現(xiàn)出逐漸減弱的趨勢。實質上這種低層空間輻合，高層空間輻散所形成的散度場，對沙層的上升有著較大的推動作用，更有助于沙塵暴的發(fā)展[5]。

4.2 垂直速度

圖1和圖2是不同時段下沙塵暴發(fā)生區(qū)域垂直速度的緯向剖面圖。其中圖1為下午2時，圖2為下午6時。從圖1可以看出，在80E-110E區(qū)間內，整體表現(xiàn)出三個速度中心，其中兩個為下沉運動，一個為上升運動，且從圖中顯示結果來看，可知上升運動所對應的壓強為450hPa左右。圖2對應的是河西走廊大風沙塵暴天氣達到最大的時間點，此時從垂直速度緯向剖面圖來看，仍舊存在三個速度中心，且表現(xiàn)出來的速度都存在一定程度的加強，其中上升速度的中心出現(xiàn)明顯性上升，逐漸升高到400hPa左右。后繼續(xù)對垂直速度的緯向剖面圖進行觀察，發(fā)現(xiàn)上升中心逐漸減弱，高度逐漸開始回落，相應的大風沙塵暴天氣的強度也逐漸減弱。由此可以看出，沙塵暴的垂直上升速度與沙塵暴的發(fā)生強弱有著較大的關系，當沙塵暴的垂直上升速度逐漸增大時，對應沙塵暴的強度也不斷增加，當沙塵暴的垂直上升速度達到一定數(shù)值之后，會逐漸轉向衰弱，此時也預示著沙塵暴天氣的即將結束。

4.3 螺旋度特征

螺旋度特征主要被應用于一些強對流性天氣的診斷之中，考慮到沙塵暴在發(fā)生期間也存在著較為明顯的對流天氣特征，因此在此次研究中對不同時間段的水平螺旋度展開研究具有較為積極的意義。從實際分析結果來看，水平螺旋度與沙塵暴也有著較為密切的關系，通過水平螺旋度能夠在一定程度上實現(xiàn)對沙塵暴的判斷。當螺旋度的正值越大時，發(fā)生沙塵暴的概率將大幅上升，其隨著螺旋度正值的不斷上升，沙塵暴的強度也將表現(xiàn)得越強。而且沙塵暴的實際發(fā)生與螺旋度形成之間表現(xiàn)出一定的時間差異，在螺旋度形成一段時間后，沙塵暴才會做出對應的反應，表現(xiàn)出一定的滯后性，也因此對該指標的研判有著較為積極的作用。

5 結語

綜上所述，沙塵暴天氣的發(fā)生，除了與環(huán)境土質破壞嚴重之外，與所處地勢的氣候環(huán)境有著較大的關系，當中低壓高空形成熱對流的環(huán)境時，便會使得空氣產生較強的上升動力，進而對沙塵暴氣候產生創(chuàng)造有利條件。同時受高原切變線作用、不同區(qū)域之間的階梯性氣壓差等作用，都有助于沙塵暴氣候產生。而從對衛(wèi)星云圖特征、散度場分布特征、垂直速度分布特征等特征的變化情況來看，這些指標參數(shù)能夠很好的反映沙塵暴氣候的運行變化，通過加強對這些條件的分析，能夠更好地掌握沙塵暴氣候的運行規(guī)律。

參考文獻

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