2021年1月扬沙天气与3月强沙尘暴天气过程对比分析

张静纯

摘要 沙尘天气是包头市春季高影响天气，给人们正常生产生活带来了巨大的影响。本文以1月11—15日的扬沙天气与3月14—15日的强沙尘暴天气过程为例，从实况、环流特征、层结条件、散度条件及地面气象要素等方面详细分析了两次过程的异同。从各个方面的总结来看，扬沙天气过程大气层结较为稳定、冷平流弱、风力较弱、以辐散下沉运动为主，沙尘暴天气过程大气层结不稳定、有深厚的混合层、冷平流强、风力大、高层辐散低层辐合有明显的上升运动。

关键词 扬沙;沙尘暴;大气层结;冷锋

中图分类号：P425.55 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）08–0057–03

Comparative Analysis of Sand Blowing Weather in January 2021 and Severe Dust Storm Weather in March 2021

ZHANG Jing-chun （Baotou Meteoro-logical Observatory， Baotou， Inner Mongolia 014030）

Abstract Dust weather is a high impact weather in spring in Baotou City， which has brought a great impact on people's normal production and life. Taking the sand blowing weather from January 11 to 15 and the severe dust storm weather process from March 14 to 15 as examples， the similarities and differences between the two processes are analyzed in detail from the aspects of actual situation， circulation characteristics， stratification conditions， divergence conditions and surface meteorological elements. From the summary of all aspects， the atmospheric stratification in the sand blowing weather process is relatively stable， the cold advection is weak， the wind force is weak， and the divergence sinking movement is the main. The atmospheric stratification in the dust storm weather process is unstable， with deep mixing layer， strong cold advection， strong wind force， high-level divergence and obvious upward movement of low-level convergence.

Key words Yangtze Sand; Dust storm; Atmospheric junction; A cold fron.

包头市春季降水量少，土壤含水量低，草木稀疏，土壤裸露;上游地区有大量的沙漠和荒漠化草原，如巴丹吉林沙漠、河西走廊沙漠等，为沙尘暴的产生提供了良好的沙源条件[1]。沙尘天气导致能见度降低，交通受阻，空气质量差，给人们生活带来了极大的影响。沙尘天气分为浮尘、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴四类[2]。以往的研究中主要分析沙尘暴的类型、起因、机制等，对扬沙天气过程分析较少。基于此，着重分析了扬沙与沙尘暴天气过程天气形式的异同，以提高沙尘天气预报的准确率。

1 沙尘天气实况

2021年1月11—15日，包头市全市自西向东出现了扬沙天气，市区最低能见度只有1.1 km（表1）。

2021年3月14日夜间至15日，包头市自北向南出现了沙尘暴天气过程，市区最低能见度只有200 m，达到强沙尘暴级别（表2）。

包头市气象台发布沙尘暴橙色预警，全市中小学、幼儿园停课，空气质量等级为严重污染。大风还造成了路灯、电线、广告牌等设施的损坏，对公众出行、交通运输及设施农业生产造成了严重的不利影响。

2 环流特征对比分析

2.1 大尺度高空环流背景

1月11日20：00～15日08：00是扬沙天气的主要时段，500 hPa环流形势欧亚中高纬为两槽一脊，包头市主要位于105°E高空脊前西北气流控制区，等高线较稀疏。扬沙过程主要的沙尘源地为蒙古国的沙漠，11日阿拉善盟地区出现沙尘暴，500 hPa脊前的西北气流有利于沙尘的远距离输送。从700 hPa温压场配合来看，温度脊与高度脊几乎重合，包头市位于脊区控制区，无明显冷暖平流，斜压性较弱。

3月14日20：00～15日08：00是沙尘暴天气主要时段，200 hPa高空急流呈东东北—西西南走向，包头市位于急流轴北部，高空急流动量下传，加大了地面风速。500 hPa環流形势欧亚中高纬为两脊一槽，冷涡附近有冷中心最低值≤ -36℃，高空槽东移加强逐渐发展为东北冷涡，包头市位于高空槽底前部的正涡度平流区。从700 hPa温压场配置来看，位于贝加尔湖的温度槽落后于高度槽，等压线与等高线密集交角几乎成90°，为典型的斜压不稳定结构，有利于地面锋生。14日20：00 700 hPa锋区位于上游巴彦淖尔市与包头市交界处，强度≥16℃/5个纬距，冷平流较强。本次沙尘暴天气的主要沙源地为蒙古国的沙漠，西北气流有利于大风将沙尘从沙源地吹向包头市。

2.2 地面影响系统

11月11—15日出现的扬沙天气过程，12日23：00包头市主要位于地面冷高压中心控制区，冷高压中心强度1 037.5 hPa，冷高压中心等压线稀疏，风力较小大部分地区以2～4 m/s为主（图3a）。15日08：00另一股冷空气加强自北向南入侵包头地区，风力增大，能见度逐渐转好，扬沙天气结束。

3月14—15日出现的沙尘暴天气过程，13日蒙古地区强烈发展为蒙古气旋，强度为992.5 hPa，地面气温较高，为沙尘暴的发生积蓄能量。14日新疆北部有一中心强度达到1 042.5 hPa的冷中心，不断输送冷空气在此处堆积。14日20：00，105°E～115°E区间西高东低的气压差达到了37.5 hPa，此时地面冷锋位于40°N～45°N，呈西西南—东东北走向。强大的气压梯度力及变压梯度形成偏北大风，大风区位于冷锋后部，14日20：00～15日08：00包头市自北向南出现沙尘暴天气过程（图3b）。

3 层结条件对比分析

大气层结的稳定性是形成沙尘天气的决定性因素之一，垂直温度梯度越大，大气层结越不稳定，越有利于沙尘暴的形成[3-5]。针对扬沙天气，稳定的大气层结影响了沙尘粒子的沉降，使扬沙天气得以维持。1月13日08：00 44373站的探空图显示，在850～800 hPa高度上存在非常明显的接地逆温层，高空传输来的沙尘粒子向底层湍流运动，地面能见度降低，包头市扬沙天气持续（图4a）。14日冷空气侵入，逆温层被破坏，大气层结稳定性被破坏，逆温层顶上的沙尘粒子沉降，能见度转好，扬沙天气结束。

分析3月14日20：00乌拉特中旗的探空图发现，露点曲线与温度曲线呈倒喇叭口形状，空气非常干燥（图4b）。700 hPa以下风随高度顺转有弱暖平流，以上风随高度逆转有弱冷平流，上冷下暖使热力不稳定加强。850～500 hPa温度差达到27℃，垂直温度梯度大，大气层结不稳定。分析3月14日20：00乌拉特中旗的垂直位温分析图，地面至600 hPa位温曲线与曲线重合且几乎与坐标轴垂直，混合层非常深厚，有利于湍流运动不断加强，近地面风速达到10 m/s，沙尘粒子从地面上升至空中，能见度不断下降（图4c）。500 hPa高度风速达到28 m/s，沙尘粒子自沙源地源源不断向包头市输送。

4 散度条件对比分析

1月11—15日出现的扬沙天气过程，包头市位于500 hPa 8×10-5s-辐散中心，相对应的700 hPa 10×10-5s-辐散中心，高低空都以辐散下沉运动为主，且下沉运动较弱，大气层结较为稳定，有利于扬沙的维持。

3月14—15日出现的沙尘暴天气过程，包头市位于高空急流的辐散区，高空急流的动量下传;有利于大风的形成。3月14日20：00辐散中心位于500 hPa，中心值为40×10-5s-1，辐合中心位于700 hPa，中心值为-50×10-5s-1，高低空形式表现为强烈的上升运动，正对应包头市沙尘暴全面开始的时间。3月15日08：00 500 hPa有-30×10-5s-1的辐合中心，700 hPa有40×10-5s-1的辐散中心，随着系统的转换，包头市沙尘暴趋于结束。高空辐散底层辐合的配置增强了大气斜压性、气压梯度和变压梯度，产生的大风为沙尘输送及本地起沙提供了动力条件。

5 结论

包头市发生沙尘天气的条件以及预报着眼点具体如下：

（1）上游阿拉善盟等地区出现沙尘暴，且包头市位于高空脊前西北气流控制区，温度场与高度场几乎重合，无明显冷暖平流，斜压性较弱。大尺度高空环流背景下包头市易出现扬沙天气。高空500 hPa乌拉尔山高压脊稳定少动，西北气流携带冷空气堆积在高空槽前，冷涡位于蒙古国并在其附近形成-36℃以上的冷中心。700 hPa等压线与等高线交角几乎成90°，成斜压不稳定结构。温度槽落后于高度槽，冷平流强盛，强度≥16℃/5个纬距。

（2）扬沙过程中包头市主要位于地面冷高压中心控制区，强度较弱。沙尘暴过程中贝加尔湖西部形成中心强度达1 042.5 hPa的冷高压，蒙古气旋东移至东北地区，中心强度达992.5 hPa。冷暖空气交汇在中蒙边界形成强烈锋区，自北向南移动影响包头市。地面冷锋是形成本次沙尘暴的主要影响系统。

（3）通過分析大气层结，扬沙天气以稳定的大气层结为主，近地面出现逆温层，沙尘粒子主要通过高空西北气流输送进入包头市。沙尘暴天气大气层结不稳定，垂直温度梯度较大。混合层深厚，从地面可延伸至600 hPa。沙尘粒子是由沙源地输送而来的，地面大风起沙作用明显。

（4）对比分析沙尘天气的散度条件，扬沙天气整体系统以辐散下沉为主，且下沉运动较弱。随着沙尘暴天气开始会形成高层辐散低层辐合，形成强烈上升运动，而沙尘暴结束时高层辐合低层辐散，形成强烈的下沉运动。高空急流及高层辐散低层辐合形成的垂直环流有利于动量下传，为大风及沙尘暴的形成提供了动力条件。

参考文献

[1] 刘亚娇，高玲.巴彦淖尔市一次冷锋过境引发的强沙尘暴天气过程[J].现代农业，2020（10）：94-97.

[2] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理与方法[M].北京：气象出版社.2007.

[3] 马井会，张国琏，耿福海，等.上海地区一次典型连续浮尘天气过程分析[J].中国环境科学，2013，33（4）：584-593.

[4] 何晓红，次仁德吉，林志强.拉萨一次浮尘天气过程分析[J].气象，2007，（9）：69-73.

[5] 郭萍萍，杨建才，殷雪莲，等.甘肃省春季一次连续浮尘天气过程分析[J].干旱气象，2015，33（2）：303-309.

责任编辑：黄艳飞