2020年夏季格尔木一次沙尘暴过程中地面气象要素和AQI的响应

韩廷芳，陈宏松，祁玉佳，刘成丰

(青海省格尔木市气象局，青海 格尔木 816099)

引言

沙尘暴天气过程是格尔木地区主要灾害性天气之一，春、秋季较常见[1～3]，是预报、预警的工作重点，同时也是难点。其主要特点是冷空气过境导致能见度急剧降低，大多伴有大风，有时过程后期会有降水天气。沙尘暴天气可能导致道路堵塞、交通中断，塑料大棚设施严重受损等，因此很多学者对格尔木地区[4～7]及其他地区[8～10]沙尘暴的成因及分布特征进行过大量的分析研究，但对沙尘暴过程中本站更精细化的地面气象要素特征分析的文献比较少见，在沙尘暴天气发生过程中对本站气象要素特征进行精细化的分析研究，有助于掌握本地沙尘暴天气过程发生发展的一般规律和特点。笔者利用2020年8月20～21日格尔木大风—沙尘暴—扬沙—浮尘天气过程中高空、地面资料及AQI值，分析研究此次沙尘暴天气的高空及地面天气形势，沙尘暴出现前后地面气象要素及AQI的响应，探索夏季出现沙尘暴过程前后格尔木本站气象要素的变化规律及相关的参考指标，为今后预测夏季格尔木地区的沙尘暴天气提供参考，进一步做好夏季格尔木沙尘暴预报、预警及气象服务工作，发挥气象防灾减灾第一道防线作用。

1 天气实况

2 高低空天气形势分析

2.1 高空环流形势

图1 2020年8月20日500 hPa环流形势

2.2 地面形势

图2 2020年8月20日地面气压场(a)和8月20日冷锋动态图(b)

3 沙尘暴天气过程地面气象要素和AQI的响应

3.1 气温和相对湿度的响应

图3 2020年8月20日格尔木沙尘暴发生前后气温、相对湿度及能见度变化

3.2 气压和风速的响应

图4 2020年8月20日格尔木沙尘暴发生前后气压、风速及能见度变化

3.3 AQI的响应

图5是2020年8月20日格尔木沙尘暴发生时次前后PM10逐时值及前后5日AQI逐日平均值变化曲线。由图5(a)可见，沙尘暴发生前PM10稳定维持在0.2 mg/m3以下，沙尘暴发生时迅速增大至1.5 mg/m3，增加了近7倍。沙尘暴结束后PM10又降到0.2 mg/m3以下。PM10与能见度呈现明显的负相关，沙尘天气对空气污染的影响非常明显。图5(b)可见，沙尘暴发生前格尔木逐日AQI在70以下，空气质量指数类别为良、等级为二级，首要污染物是臭氧8 h(O38h)，沙尘暴发生时AQI上升至102，空气质量指数类别为轻度污染、等级为三级，其后3 d首要污染物均为颗粒物(PM10)，23日后随着天况好转首要污染物转为臭氧8 h(O38h)。

图5 2020年8月20日格尔木沙尘暴发生前后PM10(a)和AQI(b)变化

4 结论

本文对2020年8月20～21日格尔木沙尘暴过程高空及地面天气形势、沙尘暴出现前后地面气象要素及AQI变化特征进行分析，得到如下结论：

(1)高空槽及地面冷锋过境为沙尘暴发生发展提供了动力条件。

(2)前期连续2日30℃以上的高温为沙尘暴天气提供充分的热力条件。沙尘出现的2 h内格尔木站气温骤降5.5℃，对应沙尘暴强度增强、能见度瞬间下降。整个过程中，气温与相对湿度呈反相位，前期地面空气的干暖状态，有利于沙尘暴天气的发生和发展。

(3)格尔木沙尘暴发生前后地面气压变化呈现“U”字形，气压低值出现时间比沙尘暴出现时间提前约5 h。沙尘暴发生前期地面气压减小明显(减压5 hPa)，沙尘暴来临前气压上升，沙尘暴发生时气压急剧上升，沙尘暴结束后，气压仍上升了一段时间。表明前期受低压控制，随后气压迅速加大，为沙尘暴爆发提供了动力条件。沙尘暴发生前风速很小，沙尘暴来临时风速迅速增大，风速的急速增大为起沙提供了必要的动力条件。

(4)沙尘暴发生前PM10很小，沙尘暴发生时迅速增大，沙尘暴结束后PM10又快速下降。PM10与能见度呈现明显的负相关；沙尘暴发生前AQI较小，沙尘暴发生时AQI上升明显，而且首要污染物要素发生变化，沙尘期间首要污染物是PM10，沙尘前和沙尘后首要污染物为臭氧8 h(O38h)，沙尘天气对空气质量的影响非常明显。