近30年巴彥淖爾市沙塵天氣特征及典型個例分析

滕海迪

(巴彥淖爾市氣象局，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000)

巴彥淖爾市是沙塵天氣的多發(fā)區(qū)，沙塵天氣的預(yù)報是巴彥淖爾市天氣預(yù)報工作中的一項重要內(nèi)容。沙塵天氣對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)、環(huán)境等方面有著重要影響，而且對人們的身體健康也有較大的影響。筆者將對近30年(1991年—2020年)巴彥淖爾市沙塵天氣變化特征及典型案例進(jìn)行分析，以期為以后的沙塵天氣的分析和預(yù)報工作提供參考。

1 相關(guān)概念

沙塵天氣定義：指揚沙和沙塵暴。

沙塵暴天氣過程定義：指在同一次天氣過程中，相鄰3個或3個以上國家基本(準(zhǔn))站在同一觀測時次出現(xiàn)了沙塵暴或更強的沙塵天氣。

揚沙天氣過程定義：指在同一次天氣過程中，相鄰5個或5個以上國家基本(準(zhǔn))站在同一觀測時次出現(xiàn)了揚沙或更強的沙塵天氣。

四季的劃分：以天文季節(jié)與氣候季節(jié)相結(jié)合來劃分四季，其中春季為3月—5月，夏季為6月—8月，秋季為9月—11月，冬季為12月—2月。

2 1991年—2020年沙塵天氣特點

2.1 沙塵天氣呈波動減少趨勢

從年際變化分析，1991年—2020年巴彥淖爾市沙塵天氣過程次數(shù)呈現(xiàn)波動減少趨勢，沙塵天氣過程最多出現(xiàn)在2000年和2001年(均為11次)。其中，揚沙天氣過程最多出現(xiàn)在1992年(9次)，沙塵暴天氣過程最多出現(xiàn)在1993年和2001年(均為4次)。2013年—2016年未出現(xiàn)沙塵暴天氣過程；2013年—2017年沙塵天氣過程總次數(shù)明顯低于平均值，但近3年沙塵天氣過程總次數(shù)有所增加，尤其是2018年—2019年明顯高于平均值。

2.2 北部地區(qū)沙塵天氣發(fā)生率高于南部

據(jù)分析，1991年—2020年巴彥淖爾市沙塵天氣北部明顯多于南部，為南部的2.2倍。其中，西北部地區(qū)(海力素)年均沙塵次數(shù)最多，為43次(揚沙31次，沙塵暴12次)，其次是烏后旗，為21次(揚沙13次，沙塵暴8次)，其余地區(qū)8次～13次(揚沙5次～12次，沙塵暴1次～4次)。

2.3 春季沙塵天氣頻發(fā)

近30年，巴彥淖爾市沙塵天氣過程主要出現(xiàn)在春季最多，占比70%，其次為秋季和冬季(占比均為13%)，夏季最少(占比4%)。從月際分布看，4月沙塵天氣出現(xiàn)次數(shù)最多，年均1.7次，其次為3月和5月(年均分別為1.2次和0.9次)；8月最少，無沙塵天氣發(fā)生。

3 2021年沙塵天氣特點

3.1 頻率高

2021年由于蒙古國以及我國內(nèi)蒙古一帶降水稀少，溫度偏高，導(dǎo)致地表快速解凍，土質(zhì)疏松，在較大風(fēng)力的作用下極易產(chǎn)生沙塵天氣。另外，沙塵天氣的“幕后推手”蒙古氣旋比較活躍，使得大風(fēng)天氣增多，巴彥淖爾市又處于蒙古國戈壁南部，巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠東部，庫布齊沙漠北部，是沙塵粒子向東移動的主要路徑。因此，大家感覺2021年沙塵天氣頻頻“造訪”巴彥淖爾市，且?guī)缀趺看尉鶗砻黠@影響。

2021年1月至6月上旬，巴彥淖爾市沙塵天氣頻發(fā)，全市共出現(xiàn)13次大范圍的沙塵天氣過程，其中，沙塵暴天氣過程3次(3月14日—15日、3月27日、5月6日)，揚沙天氣過程10次(1月10日—14日、1月27日、2月20日、3月19日、4月11日、4月14日—15日、4月26日、5月22日、6月1日、6月6日)。沙塵天氣過程總次數(shù)為近30年同期最多年，其中，沙塵暴天氣過程為2011年以來最多。

3.2 時間早

1月10日—14日，巴彥淖爾市出現(xiàn)2021年開年首次大范圍沙塵天氣過程，發(fā)生時間明顯偏早，較近30年平均(3月6日)偏早50多天，是自1991年以來除2000年和2001年(均為1月1日)，出現(xiàn)時間最早的一次沙塵天氣過程。

3.3 強度強、持續(xù)時間長

3月14日傍晚至15日上午，巴彥淖爾市出現(xiàn)罕見的大范圍強沙塵暴天氣，為近10年最強沙塵暴和近30年第二強沙塵暴(2010年3月19日—20日，最小能見度出現(xiàn)在海力素為30 m，為特強沙塵暴)，最小能見度出現(xiàn)在烏前旗烏拉山鎮(zhèn)為111 m，為強沙塵暴。受靜穩(wěn)天氣系統(tǒng)影響，3月16日—19日空中彌漫著浮塵，全市空氣質(zhì)量較差，14日—19日連續(xù)出現(xiàn)重污染天氣,首要污染物為PM10(可吸入顆粒物),最強時濃度達(dá)到1 845 μg/m3(平均值為528 μg/m3)。

4 典型案例分析

4.1 天氣實況

2021年3月14日傍晚至15日上午，巴彥淖爾市出現(xiàn)罕見的大范圍強沙塵暴天氣，最小能見度在111 m～326 m，強度強、范圍廣、持續(xù)時間較長。最大極大風(fēng)速出現(xiàn)在烏拉特前旗白彥花鎮(zhèn)31.7 m/s(11級)，最小能見度出現(xiàn)在烏前旗烏拉山鎮(zhèn)111 m，為強沙塵暴；沙塵暴主要集中在14日20時—15日08時，持續(xù)時間較長。

表1 3月14日—15日國家級自動氣象站 風(fēng)速、能見度、天氣現(xiàn)象統(tǒng)計

4.2 環(huán)流形勢

500 hPa上，40N°以北為“兩高一低”，“北渦南槽”環(huán)流形勢。14日08時，貝加爾湖冷空氣堆積，南槽東移南下，到14日20時加深成為冷渦，貝加爾湖有-36℃冷中心，冷中心和高空槽幾乎重合，冷渦后部偏北氣流強盛，風(fēng)速普遍≥20 m/s，部分甚至高達(dá)32 m/s，14日20時至15日08時，冷渦東移為主。

700 hPa和850 hPa上，存在明顯的鋒區(qū)，等溫線密集，斜壓性強，10個緯距有8根等溫線(32℃)/10緯距，在14日20時，700 hPa等高線與等溫線的交角接近90°，850 hPa等高線與等溫線的交角接近70°，冷平流強盛。

14日白天蒙古氣旋東移的過程中強烈發(fā)展，高、低壓中心氣壓差55 hPa，氣壓梯度力明顯增強，3 h變壓也明顯增強，強的氣壓梯度和變壓梯度使得風(fēng)力進(jìn)一步增加。

4.3 傳輸路徑

本次過程中，沙塵區(qū)域出現(xiàn)在冷鋒附近及后部大風(fēng)區(qū)域，與海平面氣壓場和冷鋒的移動聯(lián)系密切。海平面氣壓場上，13日白天冷鋒位于新疆天山以北及蒙古國西部，其俄羅斯至蒙古國西北部已經(jīng)出現(xiàn)大范圍的沙塵暴天氣，14日，隨著冷鋒的東移，沙塵暴區(qū)域也逐漸向東南移動。在14日20時左右，冷鋒過境巴彥淖爾市，上游的沙塵粒子輸送至巴彥淖爾市，致使全市出現(xiàn)了大范圍的強沙塵暴天氣。

4.4 模式偏差分析

本次過程主要參考EC模式，對13日20時的起報場進(jìn)行檢驗，EC整體上對于天氣系統(tǒng)預(yù)報偏弱，移速偏慢。其中，14日20時，實況場貝湖上空有冷渦形成，巴彥淖爾市受渦前影響，等高線有一定的曲率，EC預(yù)報場上，巴彥淖爾市受平直偏西氣流影響，預(yù)報場偏弱。對于海平面氣壓場，14日20時，實況場冷鋒經(jīng)過巴彥淖爾市，而EC預(yù)報場巴彥淖爾市仍處于蒙古氣旋底后部的影響，23時左右冷鋒才會影響巴彥淖爾市，預(yù)報場明顯滯后。對于EC 10 m風(fēng)場，14日20時，實況場巴彥淖爾市北部已經(jīng)受偏北氣流的影響，EC預(yù)報場大風(fēng)速區(qū)仍處于中蒙邊境，預(yù)報場明顯滯后。

5 小結(jié)

近30年巴彥淖爾市沙塵天氣呈波動減少趨勢，北部地區(qū)沙塵天氣發(fā)生率高于南部，春季最多，占比70%，但是2021年沙塵天氣頻發(fā)、時間早、強度強、持續(xù)時間長。其中，2021年3月14日傍晚至15日巴彥淖爾市出現(xiàn)近10年最強沙塵暴和近30年第二強沙塵暴天氣，高空強鋒區(qū)、強冷平流、強變壓梯度、強氣壓梯度力與沙塵暴的發(fā)生密切相關(guān)，沙塵區(qū)域出現(xiàn)在冷鋒附近及后部大風(fēng)區(qū)域，與海平面氣壓場和冷鋒的移動聯(lián)系密切。同時巴彥淖爾市以西分布著巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠等沙源地，為沙塵暴的出現(xiàn)提供了豐富的沙源。