2018年內蒙古自治區錫林郭勒盟春季一次沙塵暴天氣過程分析

白海云

摘要 利用Micaps、自動站等常規資料，分析2018年4月13日錫林郭勒盟大范圍出現的一次大風、沙塵暴天氣過程。結果表明：蒙古氣旋型沙塵暴以強烈發展為主要特征;地面蒙古氣旋位于高空急流出口區左側，為強烈的氣流輻合上升區;大風、沙塵區位于高空急流出口區的右側，為氣流強輔散區，即次級環流引起動量下傳，為地面大風的形成提供動力條件。

關鍵詞 蒙古氣旋;高空急流;次級環流

中圖分類號：P425.55 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）06–0075–02

沙塵暴的形成需要3個條件：沙源、強地面風及不穩定大氣層結。內蒙古地處干旱、半干旱地區，春季少雨，冷空氣活動頻繁，客觀上加劇了沙塵暴的發生[1]。沙塵暴是內蒙古自治區錫林郭勒盟（以下簡稱錫盟）春季頻繁發生的災害性天氣之一，有時伴隨降溫、降水等天氣現象。2018年春季錫林郭勒盟共出現了16次沙塵天氣過程，與歷年同期相比，屬沙塵天氣偏多的年份，其原因是前期氣溫偏高，降水偏少，地表干燥，土壤墑情差。3—4月，蒙古氣旋活動異常頻繁，導致沙塵天氣頻發，危害了草原生態環境、經濟建設和人民生產生活。基于此，分析了錫盟地區春季一次典型的沙塵暴個例，揭示了沙塵暴的天氣特征，為今后沙塵暴的預報提供參考依據。

1 沙塵暴天氣實況

2018年4月13日，受蒙古氣旋的影響，錫盟地區出現大范圍大風、沙塵暴天氣，此次過程13日10：00～20：00，全盟有15個自動站，5個站出現沙塵暴，其中西北部地區3個站出現強沙塵暴天氣現象，最小能見度在蘇尼特右旗，僅為294 m。全盟大部地區均出現大風天氣，極大風速均在16 m/s以上，其中西北部地區極大風速均在22 m/s以上，瞬時最大風速是在二連浩特，達25.4 m/s（表1）。

2 環流形勢

2.1 高空環流形勢

分析2018年4月13日08：00 250 hPa高度場。在亞洲中高緯高空42? N附近有強西風急流，急流軸線呈西南-東北向，急流核中心位于110?E附近，其核心最大風速達56 m/s。地面蒙古氣旋中心位于45?N、113?E附近，周圍是蒙古國荒漠化草原，這為沙塵暴的爆發提供了有利的沙塵源，同時這一區域也正處于高空（250 hPa）急流出口區左側，是氣流的強烈輻合上升區，為地面蒙古氣旋的發展加強提供了動力機制;高空急流出口區右側，是強烈的氣流輻散下沉區，大風、沙塵區就位于這一區域，即高空急流的次級環流使動量下傳為地面大風的形成提供有利的動力條件。

13日08：00高空500 hPa的形勢圖上（圖1a），歐亞大陸形勢場為兩脊一槽型，錫盟處在槽線位于貝湖一帶的狹長的冷槽前部，槽后有狹長的強冷平流，大氣層結不穩定，有利于動量下傳，使地面風速加大;后部有脊線位于蒙新高地的暖脊，脊前存在西北風急流，風速達20 m/s以上。

高空700 hPa和850 hPa上（圖1b、圖1c），隨著高度逐漸下降，輻合中心逐漸加強，在中低層形成了明顯的切斷低渦。同時，低層850 hPa，溫度場落后于高度場，錫盟地區有明顯的等高線與等溫線反位相疊加，斜壓性強，渦后有強冷平流，渦前為暖脊。在系統不斷東移的過程中，由于高空急流出口區左側強輔合上升區的抽吸作用和低層暖平流使大氣加熱上升的共同作用，導致地面氣壓迅速下降，蒙古氣旋中心強度加強，地面風速也不斷加大，引起大范圍的大風、沙塵天氣。

2.2 地面形勢

分析13日11：00海平面氣壓場和3 h變壓場。錫盟處于蒙古氣旋的底部，氣旋中心強度為994 hPa，低壓后部3 h正變壓中心值為+3 hPa，正負變壓差為+5 hPa。地面冷鋒移動到錫盟的西部地區時，鋒后風速明顯加大，蘇尼特右旗開始出現沙塵暴;這時蒙古氣旋仍處于強烈發展階段，移動速度較慢。至14：00（圖1d），冷鋒向東移動了3個經距，氣旋中心氣壓值不斷下降，強度加大，中心強度達最大值，為993 hPa，正負變壓差達+7 hPa，地面風速明顯加大，氣旋后部出現了大面積的沙塵暴天氣，西北部地區出現強沙塵暴，再加前期升溫明顯，大氣層結處于不穩定狀態，也為大風、沙塵天氣的發生提供了有利的動力和熱力條件。至17：00，氣旋移動至錫盟中部，中心值為994 hPa，說明從14：00的氣旋中心強度一直維持至17：00，這也是沙塵暴、強沙塵暴出現的最強時段，此時氣旋也發展得較成熟，之后東移速度明顯加快。20：00，隨著鋒區東移南下，氣旋錮囚，中心強度開始減弱，風力逐漸變小，沙塵暴天氣區域結束。可見，在蒙古氣旋東移過程中，冷鋒自西向東影響錫盟地區，最終造成大范圍的大風、沙塵暴天氣。

3 動力熱力條件分析

3.1 風場和流場

分析12日08：00～13日20：00的850風場和流場并結合地面圖看出。12日11：00，蒙古氣旋形成，周圍風力開始加大，在蒙古氣旋后部出現了大范圍的沙塵天氣。錫盟位于其下游地區，處在暖平流控制區中，氣溫回升明顯，為沙塵暴爆發提供了熱力不穩定層結條件;隨著系統不斷東移南下，20：00，西部地區風力開始加大，為12 m/s左右，并出現揚沙天氣，夜間溫度相對較低，層結處于相對穩定狀態。13日08：00起，受太陽輻射影響，地面氣溫逐漸升高，不穩定層結加大，蒙古氣旋逐漸東移并不斷加強，地面風力也越來越大，錫盟至西向東出現大范圍的大風、沙塵天氣;從850 hPa流場圖上看，在錫盟北部邊界一帶有明顯風場輻合區，有強上升氣流，未來氣旋將要發展加強并導致地面氣旋發展加強，中心氣壓值下降，氣壓梯度的增大，從而導致地面風速加大。

3.2 不穩定層結

大氣層結穩定度可以通過3θ（位溫θ、假相當位溫θse與飽和假相當位溫θe）的垂直分布來表征。通過分析沙塵暴過程中的熱力因子3θ來探討沙塵暴內部的熱力結構特征，具體分析如下：

在層結穩定度分析中選取13日08：00二連浩特站（53068）探空資料（圖3）。從圖上可以看出，沙塵暴發生前，700 hPa附近存在弱逆溫層，同時整層大氣較干燥;不穩定能量接近于0。分析3θ可以看出，在250 hPa以下θse和θ線距離非常接近，但是θse和θe線之間距離卻非常大，這也表明整層大氣極為干燥。同時，在700 hPa以下θ和θse線幾乎垂直于橫坐標軸，表明大氣層結非常接近絕熱狀態（混合層），從而反映出沙塵暴往往發生在異常干燥的環境條件下，由于水汽的缺乏，大氣低層難以形成上干下濕的配置，因而客觀上降低了不穩定層結出現的概率，形成中性層結，這也是沙塵暴爆發前大氣層結的主要特征。

4 小結與結論

此次強沙塵暴天氣過程的主要影響系統是蒙古氣旋，蒙古氣旋的位置也為沙塵暴的爆發提供有利的沙塵源，高空（250 hPa）急流為地面蒙古氣旋的發展加強提供了動力機制，高空急流出口區右側，為強烈的氣流輻散下沉區，即動量下傳為地面大風、沙塵的形成提供有利的動力條件。利用探空資料，分析3θ曲線，可以為沙塵暴的監測和預報提供有價值的參考數據。

參考文獻

[1] 岳平，牛生杰，張強.民勤一次沙塵暴的觀測分析[J]. 高原氣象， 2008（2）： 173-179.

責任編輯：黃艷飛

Abstract Based on Micaps， automatic weather station and other conventional data， this paper analyzes a large-scale gale and sandstorm weather process in Xilinguole League on April 13， 2018. The results show that the main characteristics of Mongolia cyclone type sandstorm are strong development; The surface Mongolian cyclone is located on the left side of the exit region of the upper jet， which is a strong upward convergence region; The gale and dust area is located on the right side of the exit area of the upper jet， which is a strong auxiliary dispersion area， the momentum downward transmission caused by the secondary circulation， which provides the dynamic conditions for the formation of the surface gale.

Key words Mongolia cyclone; Upper jet; Secondary circulation