山西沙塵暴天氣的環(huán)流分型研究

趙海榮++趙海英

文章編號：2095-6835（2017）10-0010-03

摘 要：為了提高山西沙塵暴預(yù)報的準(zhǔn)確率，利用山西省逐日沙塵?????暴資料和歷史高空、地面觀測資料，在普查沙塵暴歷史個例的基礎(chǔ)上，用統(tǒng)計歸類分型的方法研究了沙塵暴天氣發(fā)生的大氣環(huán)流形勢，并將其分型，歸納為4種類型，即冷鋒型、蒙古氣旋型、蒙古冷高壓底部倒槽型和干颮線+冷鋒混合型。

關(guān)鍵詞：沙塵暴；大氣環(huán)流；冷高壓；分型研究

中圖分類號：P445+.4 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.010

沙塵暴是在特定的地理環(huán)境和下墊面條件下，由特定的大尺度環(huán)流背景和某種天氣系統(tǒng)發(fā)展所誘發(fā)的一種小概率、大危害的災(zāi)害性天氣。當(dāng)沙塵暴發(fā)生時，強風(fēng)攜帶大量沙塵，使空氣渾濁，能見度下降，造成大氣污染。這不僅嚴(yán)重影響了人們的正常生活，還加劇了土地沙漠化，破壞了生態(tài)環(huán)境。為了有效防御沙塵暴帶來的危害，提高沙塵暴預(yù)報的準(zhǔn)確率，本文在普查沙塵暴歷史個例的基礎(chǔ)上，研究了沙塵暴天氣發(fā)生的大氣環(huán)流形勢，并將其分型，以期為今后沙塵暴預(yù)報提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料和方法

利用山西省氣象信息中心歸檔的山西省108站自建站以來1957—2007年的逐日沙塵?????暴資料，以及山西省氣象臺的micaps歷史高空、地面觀測資料，在分析、總結(jié)、歸納沙塵暴天氣歷史個例的基礎(chǔ)上，用統(tǒng)計歸類分型的方法研究了形成沙塵暴天氣的影響天氣系統(tǒng)和大氣環(huán)流特征，將山西省沙塵暴天氣的環(huán)流形勢歸納為4種類型，即冷鋒型、蒙古氣旋型、蒙古冷高壓底部倒槽型和干颮線+冷鋒混合型。

2 冷鋒型

冷鋒型的地面形勢特征是：冷鋒未穿過低壓中心且南北跨度大，氣旋暖鋒不明顯，冷鋒后為西北大風(fēng)，氣壓梯度可達15～25 hPa/500 km，且鋒后出現(xiàn)劇烈降溫。山西省受西路或西北路的影響，沙塵天氣區(qū)為西北風(fēng)或偏西風(fēng)。圖1以2004-03-09沙塵暴個例為例，給出了冷鋒型的地面形勢。

冷鋒型的高空環(huán)流特征如圖2所示。冷空氣為西路或西北路，等高線與等溫線接近垂直，高空有強烈的冷平流，500 hPa冷槽附近鋒區(qū)溫度梯度可達到20～40 ℃/500 km，平流交角達到60°～90°，鋒區(qū)達到天氣尺度且異常強盛，冷鋒坡度陡峭，700 hPa以下接近垂直，鋒區(qū)接近南北走向。

3 蒙古氣旋型

蒙古氣旋型在地面圖上以蒙古氣旋的強烈發(fā)展為主要特征，氣旋強烈發(fā)展階段12 h加深率大于6 hPa，平均為8.8 hPa，冷鋒穿過低壓中心，氣旋暖鋒明顯，冷鋒后降溫比較弱，氣旋冷鋒后地面風(fēng)常常向經(jīng)歷從西北—偏西—西南轉(zhuǎn)變，地面大風(fēng)區(qū)多位于氣旋南側(cè)，沙塵暴常與地面西南風(fēng)伴隨。圖3以2001-04-06沙塵暴為例展示相關(guān)情況。蒙古氣旋強烈發(fā)展時段有時出現(xiàn)在夜間，與太陽輻射的日變化關(guān)系不密切，沙塵暴區(qū)多呈東西帶狀，自西向東延伸。

蒙古氣旋型的高空環(huán)流特征是：高空槽常形成切斷，冷空氣呈偏西路徑，強冷平流范圍較小，鋒區(qū)弱于冷鋒過程，500 hPa以下形成閉合低壓，具體如圖4所示。強上升運動區(qū)分布于對流層大部（300～800 hPa），中心位于500 hPa，空間分布為渦旋狀，沙塵暴區(qū)行星邊界層高度達到3 000 m以上，沙塵區(qū)對流層低層相對濕度小于50%.

4 蒙古冷高壓底部倒槽型

此型沙塵暴是蒙古冷高壓與河西暖倒槽相互作用觸發(fā)的，如圖5所示，在地面圖上，蒙古冷高壓南壓，地面倒槽向北發(fā)展，二者南北對峙且穩(wěn)定維持，沙塵天氣區(qū)介于二者間的等壓線密集區(qū)。此型沙塵暴影響系統(tǒng)介于天氣尺度與中α尺度之間，沙塵暴區(qū)范圍較小，穩(wěn)定少動，持續(xù)時間比較長，可達2～3 d。

蒙古冷高壓底部倒槽型的高空環(huán)流特征見圖6.高空鋒區(qū)較為平直，在40°～45?N緯度帶，90°～115?E形成了準(zhǔn)靜止鋒（或靜止鋒波動），沙塵暴出現(xiàn)在大尺度脊區(qū)，對流層低層（700 hPa以下）出現(xiàn)類似阻塞形勢，鋒區(qū)準(zhǔn)東西向，比較穩(wěn)定。對流層低層的強勁東風(fēng)是此類沙塵暴過程的重要特征，對流層低層相對濕度大于其他沙塵暴過程（50%～60%），有時可能會產(chǎn)生少量降水，對流層低層輻合明顯強于中層輻散，上升氣流自動向西爬升，在650 hPa附近折而向東并繼續(xù)爬升，可將沙塵上揚至500 hPa并向東傳輸，850 hPa有時出現(xiàn)邊界層急流（16 m/s）。

5 干颮線+冷鋒混合型

干颮線+冷鋒混合型的地面氣象要素演變特征是類似于颮線，沙塵暴發(fā)生時，出現(xiàn)氣壓陡升、氣溫劇降、濕度上升等劇烈地面氣象要素變化。高空環(huán)流背景與冷鋒型類似，此處圖省略，低槽南伸更為明顯，經(jīng)向度比較小，低層鋒區(qū)經(jīng)向型明顯，干颮線出現(xiàn)在冷鋒前部。

此型沙塵暴影響系統(tǒng)為中尺度系統(tǒng)，是由干颮線或中尺度低壓和冷鋒相伴產(chǎn)生的，冷鋒的發(fā)展對干颮線有激發(fā)作用。干颮線首先觸發(fā)強風(fēng)和沙塵暴，其后冷鋒加速趕上干颮線，導(dǎo)致大風(fēng)和沙塵暴再度加強。

6 結(jié)束語

本文利用山西省108站近50年的逐日沙塵?????暴資料和micaps格式歷史高空、地面觀測資料，在普查沙塵暴歷史個例的基礎(chǔ)上，用統(tǒng)計歸類分型的方法研究了沙塵暴天氣發(fā)生的大氣環(huán)流形勢，并將其分型，歸納為4種類型，即冷鋒型、蒙古氣旋型、蒙古冷高壓底部倒槽型和干颮線+冷鋒混合型，為今后沙塵暴預(yù)報提供了科學(xué)依據(jù)。

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作者簡介：趙海榮（1965—），女，主要從事天氣預(yù)報方面的研究。

〔編輯：白潔〕