西北地區(qū)沙塵天氣預(yù)報(bào)思路創(chuàng)新研究

鄧生寅（青海機(jī)場(chǎng)有限公司格爾木機(jī)場(chǎng)分公司，青海 格爾木816000）

0 引言

在進(jìn)行沙塵天氣預(yù)測(cè)的過(guò)程中通過(guò)建立嚴(yán)格有序的邏輯，整合各級(jí)循環(huán)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，氣象要素和云圖等各種資料，在結(jié)合氣候背景的同時(shí)，綜合運(yùn)用各種診斷分析和預(yù)測(cè)技術(shù)對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件進(jìn)行概括，合理高效利用人機(jī)交互的預(yù)測(cè)方法，改進(jìn)天氣預(yù)報(bào)數(shù)值預(yù)報(bào)方法可以提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，使天氣預(yù)報(bào)更有效地為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)服務(wù)，面對(duì)復(fù)雜的天氣條件，如何建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式也成為預(yù)報(bào)員關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 西北地區(qū)沙塵天氣特征研究

沙塵天氣是一種高強(qiáng)度風(fēng)沙災(zāi)害，在沙地面積占比重大的干旱或者半干旱地區(qū)較為多發(fā)，研究結(jié)果表明在大氣氣溶膠中西北地區(qū)的沙塵是主要成分，我國(guó)西北地區(qū)的沙塵基本落在黃土高原，沙塵天氣對(duì)西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的惡劣影響正在以每年2460 平方公里的速度發(fā)展。中國(guó)西北地區(qū)是亞洲中部干旱地區(qū)的重要組成部分，也是世界上沙塵天氣高發(fā)地區(qū)之一。其特殊的地形，氣候和人類(lèi)環(huán)境在沙塵天氣的形成和發(fā)展中起著重要作用。西部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的退化和破壞帶來(lái)了一系列嚴(yán)重問(wèn)題，此外在未來(lái)的100年中，特別是在西北地區(qū)，氣溫會(huì)出現(xiàn)大幅度的增加未來(lái)100年，中國(guó)的平均降水量還將增加，尤其是在西北地區(qū)。沙塵天氣已經(jīng)成為西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的主要元兇，通過(guò)分析未來(lái)西北地區(qū)氣候變化可能會(huì)對(duì)沙塵天氣帶來(lái)的影響可以提升該地區(qū)沙塵天氣預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，所以有必要對(duì)西北地區(qū)的氣候與沙塵天氣之間的關(guān)系有一個(gè)清晰的了解。因此，在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，對(duì)西北地區(qū)沙城天氣預(yù)報(bào)的思路進(jìn)行創(chuàng)新是十分必要的。

2 西北地區(qū)沙塵天氣成因分析

沙塵天氣的出現(xiàn)通常是多種復(fù)雜氣候環(huán)境下各種因素綜合作用的結(jié)果，在宏觀氣候和潛在地表?xiàng)l件一致的情況下，與有利的環(huán)流模式和天氣系統(tǒng)配合使用是十分必要的，以分析沙塵的各種類(lèi)型。在沙塵天氣中可能會(huì)觸發(fā)以下四種天氣特征：鋒面系統(tǒng)，雷暴和對(duì)流，熱帶干擾和上切低壓可能引起沙塵天氣。沙塵天氣主要發(fā)生在春季和初夏，原因有五個(gè)：第一，下層表面充斥著沙塵和粉塵的來(lái)源以及特殊的地形條件。第二，冬季和半年中長(zhǎng)期干燥冷凍，春季融化后表層土壤質(zhì)量發(fā)生變化。第三，春季在西北地區(qū)部分高空存在強(qiáng)風(fēng)。第四，春季西北地區(qū)高空氣體穩(wěn)定性低，可能會(huì)形成沙塵天氣出現(xiàn)的氣流特征。第五，春季是西北地區(qū)冷鋒活動(dòng)最頻繁的季節(jié)，鋒面之后可以形成強(qiáng)風(fēng)，這是形成沙塵天氣的最重要因素之一。

3 創(chuàng)新天氣預(yù)報(bào)思路及方法的確定

預(yù)報(bào)沙塵天氣首先需要從未來(lái)氣壓梯度和動(dòng)量下傳等方面預(yù)報(bào)風(fēng)力，當(dāng)確定有大風(fēng)到來(lái)時(shí)，再對(duì)冷空氣所經(jīng)過(guò)的地表情況進(jìn)行精準(zhǔn)分析，最后確定沙塵天氣的出現(xiàn)時(shí)間和區(qū)域，因此預(yù)報(bào)時(shí)應(yīng)依次按以下更為合理的程序進(jìn)行。

3.1 優(yōu)化沙塵天氣的數(shù)值預(yù)測(cè)模型，優(yōu)化預(yù)報(bào)流程

從“七五”到“八五”期間，幾種數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品有了很大的提高，預(yù)報(bào)精度也大大提高了，數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品在業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)中起著越來(lái)越重要的作用，其對(duì)大氣環(huán)流預(yù)測(cè)演變的預(yù)測(cè)比人工的預(yù)測(cè)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，在預(yù)測(cè)過(guò)程中需要以數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的應(yīng)用為基礎(chǔ)進(jìn)行沙塵天氣的綜合預(yù)報(bào)，并使用多種分析方法對(duì)沙塵天氣的其他幾種物理量進(jìn)行綜合分析，撰寫(xiě)明確概念和原因的預(yù)測(cè)指南實(shí)現(xiàn)對(duì)沙塵天氣的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

3.2 充分利用人工智能技術(shù)

自1980年代中期以來(lái)，氣象部門(mén)已在某些情況下廣泛使用到人工智能技術(shù)，包括專(zhuān)家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)在于，它對(duì)于小概率事件（如大雨，冰凍和其他災(zāi)難性天氣）具有一定的預(yù)測(cè)意義。因此，利用人工智能技術(shù)來(lái)建立和建立嚴(yán)酷的天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.3 建立沙塵天氣預(yù)報(bào)模型

充分分析西北地區(qū)近年來(lái)沙塵天氣狀況與不同天氣預(yù)報(bào)模型的相關(guān)性，進(jìn)而確定與實(shí)際狀況最為吻合的西北地區(qū)沙塵天氣預(yù)報(bào)模型。天氣預(yù)報(bào)模型建立的正確性至關(guān)重要，分析和判斷未來(lái)當(dāng)?shù)靥鞖庀到y(tǒng)及其受影響部分的主要結(jié)構(gòu)特征；再次，調(diào)查其中可能存在的相應(yīng)中小型系統(tǒng)的跡象，并分析當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r和天氣情況：然后，了解，判斷和修改一些常用數(shù)值產(chǎn)品的預(yù)測(cè)，然后接受指導(dǎo)考慮下一個(gè)更高層次的預(yù)報(bào)單位，并與當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報(bào)的動(dòng)態(tài)模型相結(jié)合得出更為科學(xué)的預(yù)報(bào)結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備的結(jié)果進(jìn)行綜合總結(jié)，最終確定出自己的預(yù)測(cè)結(jié)果：最后，聽(tīng)取預(yù)測(cè)技巧，意見(jiàn)和其他單位咨詢(xún)的預(yù)測(cè)結(jié)果，找出分歧，完善和完善預(yù)測(cè)技巧。將前一天的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際天氣狀況進(jìn)行比較，找出差異，分析差異的來(lái)源，并在以后的預(yù)測(cè)中加以考慮。

3.4 預(yù)報(bào)思路的總結(jié)和預(yù)測(cè)著眼點(diǎn)總結(jié)

從以上分析可以看出，西北地區(qū)的沙塵天氣不僅與天氣總體環(huán)流的背景和地形有關(guān)，而且與系統(tǒng)的強(qiáng)度和協(xié)調(diào)性密切相關(guān)。中高海拔每一層的物理量。如何根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)對(duì)西北地區(qū)沙塵天氣進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)，應(yīng)遵循以下預(yù)報(bào)思路：熟悉西北地區(qū)的地形特征，了解沙塵的時(shí)空分布特征；建立相應(yīng)的沙塵天氣預(yù)報(bào)西北地區(qū)的模型；根據(jù)數(shù)值預(yù)測(cè)，應(yīng)該是有意義的。當(dāng)天氣系統(tǒng)出現(xiàn)時(shí)，您應(yīng)該提前注意它，采用4-7 天跟蹤，3 天預(yù)報(bào)，1～2天預(yù)警策略，以確保沒(méi)有遺漏。主要天氣系統(tǒng)；分析各種物理量場(chǎng)的分布特征，大小和組合。導(dǎo)致西北地區(qū)發(fā)生沙塵天氣；與同期歷史數(shù)據(jù)分析相比，在預(yù)報(bào)沙塵天氣時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化西北地區(qū)沙塵天氣發(fā)生的時(shí)間和幅度。利用衛(wèi)星云圖和雷達(dá)數(shù)據(jù)獲得更緊密的監(jiān)控工作。

沙塵天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)在信息采集階段需要以要素指導(dǎo)預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，對(duì)本地區(qū)和周邊的天氣環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)的了解與監(jiān)測(cè)，并采用數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)沙塵天氣中高空、地面氣流環(huán)流形式和其他物理量進(jìn)行檢測(cè)，最后采用人工智能技術(shù)給出更為準(zhǔn)確的沙塵天氣預(yù)報(bào)結(jié)果。

預(yù)報(bào)沙塵天氣應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：產(chǎn)生高空急流及其產(chǎn)生的地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮其變化，高空西北的形成和維持。亞洲的氣流鋒面和高空冷槽在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否存在深化發(fā)展的條件，槽后部的強(qiáng)風(fēng)區(qū)域以及強(qiáng)冷對(duì)流，旋風(fēng)和低壓產(chǎn)生和發(fā)展條件，高壓脊的產(chǎn)生，發(fā)展和東遷等條件。

4 結(jié)語(yǔ)

沙地在西北地區(qū)占很大面積，沙塵天氣對(duì)生態(tài)系統(tǒng)具有重要影響。沙塵作為一種災(zāi)難性天氣，給西北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和人民生活水平帶來(lái)了嚴(yán)重的消極影響，對(duì)沙塵天氣的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)可以大大提升政府、人民和相關(guān)部門(mén)災(zāi)難損失預(yù)防工作的質(zhì)量，降低沙塵天氣給地區(qū)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)的損失。因此，研究西北地區(qū)的沙塵天氣具有不容小覷的現(xiàn)實(shí)意義，探究西北地區(qū)沙塵天氣預(yù)報(bào)思路的創(chuàng)新可以有力推動(dòng)當(dāng)?shù)靥嵘硥m天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量工作的前進(jìn)步伐。