2018年內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟春季一次沙塵暴天氣過(guò)程分析

白海云

摘要 利用Micaps、自動(dòng)站等常規(guī)資料，分析2018年4月13日錫林郭勒盟大范圍出現(xiàn)的一次大風(fēng)、沙塵暴天氣過(guò)程。結(jié)果表明：蒙古氣旋型沙塵暴以強(qiáng)烈發(fā)展為主要特征;地面蒙古氣旋位于高空急流出口區(qū)左側(cè)，為強(qiáng)烈的氣流輻合上升區(qū);大風(fēng)、沙塵區(qū)位于高空急流出口區(qū)的右側(cè)，為氣流強(qiáng)輔散區(qū)，即次級(jí)環(huán)流引起動(dòng)量下傳，為地面大風(fēng)的形成提供動(dòng)力條件。

關(guān)鍵詞 蒙古氣旋;高空急流;次級(jí)環(huán)流

中圖分類號(hào)：P425.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）06–0075–02

沙塵暴的形成需要3個(gè)條件：沙源、強(qiáng)地面風(fēng)及不穩(wěn)定大氣層結(jié)。內(nèi)蒙古地處干旱、半干旱地區(qū)，春季少雨，冷空氣活動(dòng)頻繁，客觀上加劇了沙塵暴的發(fā)生[1]。沙塵暴是內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟（以下簡(jiǎn)稱錫盟）春季頻繁發(fā)生的災(zāi)害性天氣之一，有時(shí)伴隨降溫、降水等天氣現(xiàn)象。2018年春季錫林郭勒盟共出現(xiàn)了16次沙塵天氣過(guò)程，與歷年同期相比，屬沙塵天氣偏多的年份，其原因是前期氣溫偏高，降水偏少，地表干燥，土壤墑情差。3—4月，蒙古氣旋活動(dòng)異常頻繁，導(dǎo)致沙塵天氣頻發(fā)，危害了草原生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生產(chǎn)生活?；诖耍治隽隋a盟地區(qū)春季一次典型的沙塵暴個(gè)例，揭示了沙塵暴的天氣特征，為今后沙塵暴的預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。

1 沙塵暴天氣實(shí)況

2018年4月13日，受蒙古氣旋的影響，錫盟地區(qū)出現(xiàn)大范圍大風(fēng)、沙塵暴天氣，此次過(guò)程13日10：00～20：00，全盟有15個(gè)自動(dòng)站，5個(gè)站出現(xiàn)沙塵暴，其中西北部地區(qū)3個(gè)站出現(xiàn)強(qiáng)沙塵暴天氣現(xiàn)象，最小能見(jiàn)度在蘇尼特右旗，僅為294 m。全盟大部地區(qū)均出現(xiàn)大風(fēng)天氣，極大風(fēng)速均在16 m/s以上，其中西北部地區(qū)極大風(fēng)速均在22 m/s以上，瞬時(shí)最大風(fēng)速是在二連浩特，達(dá)25.4 m/s（表1）。

2 環(huán)流形勢(shì)

2.1 高空環(huán)流形勢(shì)

分析2018年4月13日08：00 250 hPa高度場(chǎng)。在亞洲中高緯高空42? N附近有強(qiáng)西風(fēng)急流，急流軸線呈西南-東北向，急流核中心位于110?E附近，其核心最大風(fēng)速達(dá)56 m/s。地面蒙古氣旋中心位于45?N、113?E附近，周圍是蒙古國(guó)荒漠化草原，這為沙塵暴的爆發(fā)提供了有利的沙塵源，同時(shí)這一區(qū)域也正處于高空（250 hPa）急流出口區(qū)左側(cè)，是氣流的強(qiáng)烈輻合上升區(qū)，為地面蒙古氣旋的發(fā)展加強(qiáng)提供了動(dòng)力機(jī)制;高空急流出口區(qū)右側(cè)，是強(qiáng)烈的氣流輻散下沉區(qū)，大風(fēng)、沙塵區(qū)就位于這一區(qū)域，即高空急流的次級(jí)環(huán)流使動(dòng)量下傳為地面大風(fēng)的形成提供有利的動(dòng)力條件。

13日08：00高空500 hPa的形勢(shì)圖上（圖1a），歐亞大陸形勢(shì)場(chǎng)為兩脊一槽型，錫盟處在槽線位于貝湖一帶的狹長(zhǎng)的冷槽前部，槽后有狹長(zhǎng)的強(qiáng)冷平流，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于動(dòng)量下傳，使地面風(fēng)速加大;后部有脊線位于蒙新高地的暖脊，脊前存在西北風(fēng)急流，風(fēng)速達(dá)20 m/s以上。

高空700 hPa和850 hPa上（圖1b、圖1c），隨著高度逐漸下降，輻合中心逐漸加強(qiáng)，在中低層形成了明顯的切斷低渦。同時(shí)，低層850 hPa，溫度場(chǎng)落后于高度場(chǎng)，錫盟地區(qū)有明顯的等高線與等溫線反位相疊加，斜壓性強(qiáng)，渦后有強(qiáng)冷平流，渦前為暖脊。在系統(tǒng)不斷東移的過(guò)程中，由于高空急流出口區(qū)左側(cè)強(qiáng)輔合上升區(qū)的抽吸作用和低層暖平流使大氣加熱上升的共同作用，導(dǎo)致地面氣壓迅速下降，蒙古氣旋中心強(qiáng)度加強(qiáng)，地面風(fēng)速也不斷加大，引起大范圍的大風(fēng)、沙塵天氣。

2.2 地面形勢(shì)

分析13日11：00海平面氣壓場(chǎng)和3 h變壓場(chǎng)。錫盟處于蒙古氣旋的底部，氣旋中心強(qiáng)度為994 hPa，低壓后部3 h正變壓中心值為+3 hPa，正負(fù)變壓差為+5 hPa。地面冷鋒移動(dòng)到錫盟的西部地區(qū)時(shí)，鋒后風(fēng)速明顯加大，蘇尼特右旗開(kāi)始出現(xiàn)沙塵暴;這時(shí)蒙古氣旋仍處于強(qiáng)烈發(fā)展階段，移動(dòng)速度較慢。至14：00（圖1d），冷鋒向東移動(dòng)了3個(gè)經(jīng)距，氣旋中心氣壓值不斷下降，強(qiáng)度加大，中心強(qiáng)度達(dá)最大值，為993 hPa，正負(fù)變壓差達(dá)+7 hPa，地面風(fēng)速明顯加大，氣旋后部出現(xiàn)了大面積的沙塵暴天氣，西北部地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)沙塵暴，再加前期升溫明顯，大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，也為大風(fēng)、沙塵天氣的發(fā)生提供了有利的動(dòng)力和熱力條件。至17：00，氣旋移動(dòng)至錫盟中部，中心值為994 hPa，說(shuō)明從14：00的氣旋中心強(qiáng)度一直維持至17：00，這也是沙塵暴、強(qiáng)沙塵暴出現(xiàn)的最強(qiáng)時(shí)段，此時(shí)氣旋也發(fā)展得較成熟，之后東移速度明顯加快。20：00，隨著鋒區(qū)東移南下，氣旋錮囚，中心強(qiáng)度開(kāi)始減弱，風(fēng)力逐漸變小，沙塵暴天氣區(qū)域結(jié)束?？梢?jiàn)，在蒙古氣旋東移過(guò)程中，冷鋒自西向東影響錫盟地區(qū)，最終造成大范圍的大風(fēng)、沙塵暴天氣。

3 動(dòng)力熱力條件分析

3.1 風(fēng)場(chǎng)和流場(chǎng)

分析12日08：00～13日20：00的850風(fēng)場(chǎng)和流場(chǎng)并結(jié)合地面圖看出。12日11：00，蒙古氣旋形成，周圍風(fēng)力開(kāi)始加大，在蒙古氣旋后部出現(xiàn)了大范圍的沙塵天氣。錫盟位于其下游地區(qū)，處在暖平流控制區(qū)中，氣溫回升明顯，為沙塵暴爆發(fā)提供了熱力不穩(wěn)定層結(jié)條件;隨著系統(tǒng)不斷東移南下，20：00，西部地區(qū)風(fēng)力開(kāi)始加大，為12 m/s左右，并出現(xiàn)揚(yáng)沙天氣，夜間溫度相對(duì)較低，層結(jié)處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。13日08：00起，受太陽(yáng)輻射影響，地面氣溫逐漸升高，不穩(wěn)定層結(jié)加大，蒙古氣旋逐漸東移并不斷加強(qiáng)，地面風(fēng)力也越來(lái)越大，錫盟至西向東出現(xiàn)大范圍的大風(fēng)、沙塵天氣;從850 hPa流場(chǎng)圖上看，在錫盟北部邊界一帶有明顯風(fēng)場(chǎng)輻合區(qū)，有強(qiáng)上升氣流，未來(lái)氣旋將要發(fā)展加強(qiáng)并導(dǎo)致地面氣旋發(fā)展加強(qiáng)，中心氣壓值下降，氣壓梯度的增大，從而導(dǎo)致地面風(fēng)速加大。

3.2 不穩(wěn)定層結(jié)

大氣層結(jié)穩(wěn)定度可以通過(guò)3θ（位溫θ、假相當(dāng)位溫θse與飽和假相當(dāng)位溫θe）的垂直分布來(lái)表征。通過(guò)分析沙塵暴過(guò)程中的熱力因子3θ來(lái)探討沙塵暴內(nèi)部的熱力結(jié)構(gòu)特征，具體分析如下：

在層結(jié)穩(wěn)定度分析中選取13日08：00二連浩特站（53068）探空資料（圖3）。從圖上可以看出，沙塵暴發(fā)生前，700 hPa附近存在弱逆溫層，同時(shí)整層大氣較干燥;不穩(wěn)定能量接近于0。分析3θ可以看出，在250 hPa以下θse和θ線距離非常接近，但是θse和θe線之間距離卻非常大，這也表明整層大氣極為干燥。同時(shí)，在700 hPa以下θ和θse線幾乎垂直于橫坐標(biāo)軸，表明大氣層結(jié)非常接近絕熱狀態(tài)（混合層），從而反映出沙塵暴往往發(fā)生在異常干燥的環(huán)境條件下，由于水汽的缺乏，大氣低層難以形成上干下濕的配置，因而客觀上降低了不穩(wěn)定層結(jié)出現(xiàn)的概率，形成中性層結(jié)，這也是沙塵暴爆發(fā)前大氣層結(jié)的主要特征。

4 小結(jié)與結(jié)論

此次強(qiáng)沙塵暴天氣過(guò)程的主要影響系統(tǒng)是蒙古氣旋，蒙古氣旋的位置也為沙塵暴的爆發(fā)提供有利的沙塵源，高空（250 hPa）急流為地面蒙古氣旋的發(fā)展加強(qiáng)提供了動(dòng)力機(jī)制，高空急流出口區(qū)右側(cè)，為強(qiáng)烈的氣流輻散下沉區(qū)，即動(dòng)量下傳為地面大風(fēng)、沙塵的形成提供有利的動(dòng)力條件。利用探空資料，分析3θ曲線，可以為沙塵暴的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 岳平，牛生杰，張強(qiáng).民勤一次沙塵暴的觀測(cè)分析[J]. 高原氣象， 2008（2）： 173-179.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Abstract Based on Micaps， automatic weather station and other conventional data， this paper analyzes a large-scale gale and sandstorm weather process in Xilinguole League on April 13， 2018. The results show that the main characteristics of Mongolia cyclone type sandstorm are strong development; The surface Mongolian cyclone is located on the left side of the exit region of the upper jet， which is a strong upward convergence region; The gale and dust area is located on the right side of the exit area of the upper jet， which is a strong auxiliary dispersion area， the momentum downward transmission caused by the secondary circulation， which provides the dynamic conditions for the formation of the surface gale.

Key words Mongolia cyclone; Upper jet; Secondary circulation