南疆西部一次浮塵天氣過程與傳輸特征分析

張培 王高飛 艾克代·沙拉木

摘要：

2016年4月4[CD1]13日南疆出現(xiàn)了一次區(qū)域性的大風(fēng)沙塵天氣過程，此次過程范圍廣、持續(xù)時(shí)間長，為近年來罕見。本文利用南疆西部具有代表性的自動(dòng)站數(shù)據(jù)資料對(duì)此次沙塵天氣過程的天氣特征進(jìn)行分析，探討了浮塵天氣的傳輸特征。

關(guān)鍵詞：

浮塵；逆溫層；沙塵傳輸特征

中圖分類號(hào)：P429

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：1019754/jnyyjs20190330084

浮塵是在無風(fēng)或風(fēng)力較小的情況下，塵土、細(xì)沙均勻地浮游在空中，具有持續(xù)時(shí)間長、能見度低、塵土較細(xì)、不易消散等特征，易對(duì)人體造成較大危害。2016 年 3月4[CD1]14日南疆西部維持了一場(chǎng)時(shí)間長達(dá)10d的罕見浮塵天氣過程，造成影響較大。本文分析了造成此次連續(xù)浮塵天氣的氣候背景和大氣環(huán)流形勢(shì)演變、特殊氣象條件對(duì)連續(xù)浮塵天氣的作用，探討了浮塵天氣的傳輸特征。

1 天氣實(shí)況以及前期氣候條件

11天氣實(shí)況

2016 年 3月4[CD1]14日克州出現(xiàn)一場(chǎng)罕見的持續(xù)性浮塵天氣，持續(xù)時(shí)間長達(dá)10d，克州全境最小能見度均小于1500m，其中阿圖什、喀什站4日的最小能見度在500m以下，14日后浮塵天氣逐漸消散。浮塵天氣發(fā)展變化主要分為2次強(qiáng)時(shí)段：2016年3月3日14：00—4日08：00和9日08：00[CD1]20：00，10日開始浮塵天氣逐漸減弱，至14日開始消散。

12前期氣候條件

2015—2016年冬季平均氣溫，南疆地區(qū)為-44℃，較常年偏高04℃。從空間分布來看，南疆地區(qū)偏高01～37℃。從各月分布來看，南疆2015年12月偏高08℃，[JP3]2016年1月偏高07℃，2月偏低03℃。2015—2016年冬季降水量，南疆降水量61mm，[JP]較常年偏多2成。從空間分布來看，南疆西部及西部山區(qū)和阿克蘇大部、哈密大部等地降水較常年偏少20%以上或基本無降水。從各月分布來看，2015年12月南疆偏多12倍；2016年1月南疆與常年持平；2016年2月南疆偏少30%。前期總體分析后冬南疆降水偏少，氣溫較常年略偏高，從空間分布來分析整個(gè)盆地中部降水較歷年偏少20%～50%，降水偏少，氣溫較常年也略偏高，有利于地表蒸發(fā)，將使得下墊面的土質(zhì)較松，且盆地大部以沙地、戈壁灘為主，對(duì)后期起沙較有利。

2環(huán)流形勢(shì)分析

21500hPa環(huán)流形勢(shì)分析

本次南疆地區(qū)大范圍沙塵天氣主要分為2次強(qiáng)時(shí)段：3日14：00—4日08：00和9日08：00—20：00，其他時(shí)間維持浮塵天氣。從500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上可以看出，南疆大范圍沙塵前期，歐亞范圍為一脊一槽型，南疆上空處于新疆高壓脊控制，隨著西西伯利亞極渦旋轉(zhuǎn)南壓，其底部鋒區(qū)上一低槽快速東移并有所加深，3日02：00（圖略）低槽位于巴爾喀什湖（下文簡稱巴湖）東側(cè)，低槽底部南伸至N40°，高空強(qiáng)鋒區(qū)控制南疆西部，阿克蘇站500hPa風(fēng)速迅速由16m·s-1增至32m·s-1，強(qiáng)鋒區(qū)進(jìn)入南疆西部并沿山坡下沉，風(fēng)速進(jìn)一步增強(qiáng)，對(duì)應(yīng)地面阿克蘇境內(nèi)能見度開始減小，但由于低槽移速快，因而地面未出現(xiàn)沙塵暴。3日14：00，低槽逐漸東移至東疆地區(qū)（92°E附近），大量冷空氣沿天山山脈缺口向南疆盆地灌入，地面高壓位于北疆上空。隨著高空低槽進(jìn)一步東移，3日20：00，低槽移至E97°附近，冷空氣繼續(xù)向盆地流入，地面風(fēng)速進(jìn)一步增大，巴州東部出現(xiàn)沙塵暴；4日08：00，極渦繼續(xù)南壓，中緯度低槽快速東移至內(nèi)蒙古中部，高空強(qiáng)鋒區(qū)逐漸東移，南疆西部逐漸處于里咸海高壓脊前部偏西北氣流控制，大氣層結(jié)較穩(wěn)定，低層850hPa偏東風(fēng)仍強(qiáng)盛，庫車站偏東風(fēng)速達(dá)16m·s-1，同時(shí)地面冷高東移至東疆上空，偏東大風(fēng)開始影響南疆西部地區(qū)，對(duì)應(yīng)地面阿克蘇、南疆西部出現(xiàn)沙塵天氣；4日14：00—8日20：00（圖略），隨著極渦繼續(xù)向南加深，與東西伯利亞地區(qū)極渦中心打通，并東移至東北地區(qū)，南疆上空為里咸海脊前偏西氣流，無明顯影響系統(tǒng)，東疆上空受極鋒鋒區(qū)控制，仍有弱冷空氣不斷堆積灌入盆地，但地面東西壓差逐漸減小，因而低層和地面風(fēng)速開始減小，地面南疆西部、盆地維持浮沉天氣；9日08：00，由于極渦向東北方向移動(dòng)，其底部低槽呈東北—西南走向，東疆上空再次處于低槽底部，冷空氣在東疆地區(qū)不斷堆積并再次灌入南疆盆地，造成南疆地區(qū)第2次沙塵天氣；9日20：00，伴隨著高空低槽東南移動(dòng)，低層850hPa東風(fēng)也有所減弱，南疆地區(qū)逐漸維持浮沉天氣。

22海平面氣壓場(chǎng)

與本次南疆大范圍沙塵天氣發(fā)生時(shí)段對(duì)應(yīng)的是，地面存在兩次冷高壓影響南疆地區(qū)，第1次冷高壓取西方路徑侵襲南疆地區(qū)，第2次冷高壓取西北路徑入侵新疆。隨著高空低槽逐漸東移，地面冷高壓也逐漸向東移動(dòng)，3日20：00（圖略），由西方路徑東移的冷高壓前部高壓鼻東伸至東疆地區(qū)，冷高中心強(qiáng)度達(dá)1045hPa，南疆西部為低壓控制，低壓中心為1015hPa，東西壓差達(dá)到20hPa以上，強(qiáng)烈的壓差使得東部堆積的冷空氣沿天山山區(qū)缺口向盆地灌入。另外3月正值南疆春耕春播季節(jié)，土質(zhì)疏松，偏東大風(fēng)將豐富的沙源揚(yáng)起，造成巴州以及東疆地區(qū)的沙塵暴天氣；4日08：00（圖略）冷高壓逐漸東移至東疆地區(qū)，中心強(qiáng)度仍維持1045hPa，但隨著冷空氣不斷灌入盆地，使得盆地地區(qū)氣壓逐漸緩升，南疆西部低壓中心為1030hPa，東西壓差使得偏東風(fēng)維持，造成南疆西部、阿克蘇地區(qū)沙塵天氣。4日14：00—8日20：00（圖略），隨著高空低槽東移，地面冷高壓也繼續(xù)東移，盆地東西壓差減小，偏東風(fēng)減弱，地面維持長達(dá)4d的浮沉天氣，另外，取西北路徑的冷高壓逐漸東移至貝湖西側(cè)，9日08：00，該冷高壓繼續(xù)向南移動(dòng)至東疆地區(qū)，中心強(qiáng)度也有所加強(qiáng)（1055hPa），此時(shí)南疆盆地東西壓差達(dá)到30hPa，地面東風(fēng)再次加強(qiáng)，南疆地區(qū)出現(xiàn)第2次強(qiáng)沙塵天氣；20：00，冷高壓穩(wěn)定維持在東疆地區(qū)，但中心強(qiáng)度有所減弱（1050hPa），但盆地東西壓差仍在25hPa左右，隨著冷空氣不斷灌入盆地，東西壓差逐漸減小，9日20—10日20：00盆地維持浮沉天氣。

3連續(xù)浮塵天氣條件分析

前期冷空氣的東灌是引發(fā)此次浮塵天氣的主要因素；在此次浮塵天氣維持期間，南疆西部層結(jié)穩(wěn)定，且在 850hPa 附近存在一個(gè)較明顯的逆溫層，不利于浮塵的垂直輸送，沉降；南疆西部一直維持高壓脊控制范圍內(nèi)，無從西邊過境的波動(dòng)的影響，對(duì)浮塵的水平擴(kuò)散不利；本次冷空氣東灌前南疆的暖干氣候背景以及的地表豐富的沙塵也是造成本次沙塵天氣的因素。

31逆溫層分析

從4日開始至8日在850～700hPa附近總是有個(gè)穩(wěn)定的逆溫層存在，厚度大概有1km左右，對(duì)浮塵的垂直擴(kuò)散起到抑制作用，對(duì)浮塵的維持起到促進(jìn)作用。9[CD1]14日的逆溫層相對(duì)于4[CD1]8日的比較高，浮塵濃度相對(duì)于4[CD1]8日的相對(duì)較弱，但并沒有消散。直至14日，受翻山風(fēng)影響，高低層都有西風(fēng)，使得浮塵的水平擴(kuò)散加劇，才使浮塵消散。

32高低空風(fēng)場(chǎng)分析

4—8日都在850hPa上有東風(fēng)的存在，在這期間浮塵一直維持。在高層也未有比較大的急流帶的存在，對(duì)低層的抽吸作用并不明顯，對(duì)浮塵的垂直擴(kuò)散不利。9日08：00至14日08：00的低層850hPa上東灌也一直存在，但在700hPa上下沉層消失，9[CD1]13日只維持一個(gè)相對(duì)較弱的浮塵天氣。至14日，各層風(fēng)向都轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，水平擴(kuò)散使浮塵消散。

4沙塵傳輸特征分析

沙塵源地來自于東疆或者沙漠腹地一帶，以低層傳輸為主，在高層以西風(fēng)帶帶來的偏西平流為主。4—12日傳中低層一直存在一股從沙源地起始的偏東氣流，維持時(shí)間較長，加之南疆西部西臨昆侖山脈，北有天山山脈，以此地形條件形成天然的屏障使沙塵傳輸至南疆西部而無法西進(jìn)或者北走。

參考文獻(xiàn)

[1]

郭萍萍， 楊建才， 殷雪蓮，等. 甘肅省春季一次連續(xù)浮塵天氣過程分析[J]. 干旱氣象， 2015， 33（2）： 303-30.

[2] 楊靜， 武疆艷， 李霞，等. 烏魯木齊冬季大氣邊界層結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)大氣污染的影響[J]. 干旱區(qū)研究， 2011， 28（4）： 717-723.

[3] 李巖瑛， 張強(qiáng). 水平螺旋度在沙塵暴預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J]. 氣象學(xué)報(bào)， 2012， 70（1）： 144-154.

[4] 馬建勇， 何清， 楊興華， 霍文， 楊帆. 塔克拉瑪干沙漠腹地區(qū)域性與局地性沙塵暴特征分析——以塔中為例[J]. 沙漠與綠洲氣象， 2016， 10（2）： 36-42.

作者簡介：

張培（1981-），男，新疆阿圖什人，本科，助理工程師，研究方向：天氣預(yù)報(bào)。