1沙尘暴论文沙尘暴论文目 录1、引言-22、所用资料及处理方案-33、北方春季强沙尘暴天气气候背景-34、强沙尘暴天气过程的特征及其沙尘源地和影响路径-75、强沙尘暴天气过程的气象要素及其诊断特征-96、蒙古气旋引发强沙尘暴天气过程类型-107、结论和讨论-15参考文献-172对我国北方强沙尘暴天气特征的分析研究摘要 2005-2007 年春季（3-5 月）中国北方有 12 次强沙尘暴天气过程发生，其中 2005 年东北和华北地区就发生了数场，然而，据分析其中 11 次与蒙古气旋有关。从干旱气候背景、沙尘源、沙尘路径及天气系统等方面分析，对引发强沙尘暴的蒙古气旋进行了诊断分析。结果表明：在这 3 年中，春季我国北方强沙尘暴天气主要与蒙古气旋的发展移动有关，气旋冷锋后的大风是强沙尘暴天气发生的主要动力因子；蒙古国南部、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙地是强沙尘暴过程的主要沙尘源地；影响我国的强沙尘暴的沙尘路径至少可分为 3 种类型，即偏西路径、西北路径和南疆盆地型，以西北路径居多；我国北方春季的连续干旱、气温偏高及冷空气活跃是强沙尘暴天气形成的重要气候背景。关键词：强沙尘暴；蒙古气旋；天气型1 引言沙尘暴是发生在干旱和半干旱地区的一种灾害性天气，其风蚀荒漠化现象严重，从而愈来愈受到人们的关注。沙尘暴的产生，决定于强风和沙尘两个方面，不仅需要特定的地理环境和有利的下垫面，而且需要特定的大尺度环流背景和某种天气系统。关于引发沙尘暴的天气系统已有一些研究，而各地引发沙尘暴天气的系统也是不一样的。江吉喜等通过对 7 次特强沙尘暴期间卫星云图和天气系统的研究，归纳出常引发强沙尘暴的 3 种天气系统：锋前飑3线，锋尾强对流云团，锋前强对流云团。王式功等通过对我国西北地区几次大范围强或特强沙尘暴天气过程的分析，指出易产生沙尘暴的主要环流形式和天气系统有：锋面，雷暴与对流，热带扰动，高层切断低压。经纬环流调整，冷锋活动，低空东风急流，中尺度系统等。然而，这主要是对我国西部地区，尤其是西北地区情况的分析，尚难反映北方地区，尤其是华北地区的特征。近年来，特别是 2005-2007 年，是我国沙尘暴一个新的频发期。其中，2006 年出现沙尘暴过程 11 次，是进入 20 世纪 90 年代以来最多的一年，而过去 10 年每年平均不到 2 年。2 所用资料及处理方案一般而言，根据世界气象组织（WMO）观测规范定义：强沙尘暴是指大风将地面尘沙吹起，空气变的非常混浊，水平能见度小于 500 米的天气现象。而强沙尘暴天气过程的定义，在本文中采用中国气象局沙尘天气预警业务服务暂行规定的各类沙尘天气过程分类标准。即强沙尘暴天气过程是指在同一次天气过程中，我国预报区域内 3 个或 3 个以上的国家基本站在同一观测时次同时出现了强沙尘暴天气。本文首先对春季发生于我国北方地区的强沙尘暴天气过程的气候背景和天气特征进行分析，然后对引发强沙尘暴的天气形势做了分类，还对各类天气类型进行了初步的诊断研究。3 北方春季强沙尘暴天气气候背景如前所述，强沙尘暴产生的原因，一是沙尘，另一是强风。前者与前期降水及下垫面状况有关，而后者与大气环流状况及冷空气活动有关。以下将对 2005-2007 年的情况作一分析。31 前期降水偏少值得注意，2005 年春季，我国北方大部分地区旱情严重，2-3 月基本无雨雪。3 月，我国北方除东北地区东部、甘肃南部和青海南部有 10-50mm 的降水外，其余大部分地4区月降水量不足 10mm，其中南疆、内蒙古西部和东部、甘肃西部、青海西北部、华北南部基本无降水；与常年同期相比，西北地区大部、内蒙古大部以及东北地区偏少 5-9成。4 月，我国北方大部分地区降水在 50mm 以下，其中南疆、内蒙古中部偏西地区无降水；与历史同期相比，北疆西北部和南疆、青海大部、宁夏、陕西、甘肃东北部、内蒙古中部、山西、河北西部等地偏少 5-7 成，其中南疆地区偏少 8 成以上。5 月的降水量比常年同期明显偏少，上旬，北方的降水主要集中在吉林东部、辽宁中部及山东部分地区，其余大部分地区降水少于常年。与 2005 年相似，2001 年春季我国北方地区的降水仍然偏少，3 月，除东北地区东部降水比常年偏年多 1-4 成外，北方其他地区降水明显偏少，其中新疆南部、内蒙古中部、青海北部、甘肃大部、陕西大部基本无降水。进入 4 月份，除新疆北部和东北地区西北部分地区较常年偏多以外，北方其他地区降水均小于常年，其中，新疆南部基本无降水。5 月，华北、西北大部地区降水不足 10mm，西北东部、华北、辽宁、内蒙古中西部较常年偏少 5-9 成。2007 年 2 月。我国北方大部仍以干旱为主，除西北地区和新疆北部部分地区较常年偏多外，北方大部分地区降水明显偏少，其中南疆、内蒙古东部、宁夏等地基本无降水。3 月，新疆大部 、关中、东北地区大部，内蒙古中部降水均少于常年，其中南疆基本无降水。进入 4 月（图一） ，北方地区先后出现了 3 次较大范围的降水，降水量较常年同期偏多 5 成至 2 倍；而华北南部、西北东南部一带降水持续偏少，月降水量一般在 25mm 以下，较常年同期偏少 3-8 成，旱情持续。纵观 2005-2007 年春季的降水状况，我国北方地区以干旱为主，除少数地区降水偏多外，绝大部分地区降水明显偏少，因而使得我国北方植物生长能力弱，地表土质干燥疏松，浮土较多，一旦有大风等动力条件出现，极易形成沙尘天气。5图 1 2007 年 4 月全国降水量距平(1978-2002 年平均值)单位:mm, 实线:0,虚线:032 温度偏高2005 年春季气温回升较快，特别是 3 月，我国北方大部地区气温持续偏高，高于常年同期 1-2,其中华北大部偏高 2-4，尤其在 3 月下旬，华北部分地区偏高 4-5。2005 年 4 月冷空气活动频繁，北方地区温度虽有起伏，但与常年同期相比，西北地区大部、华北大部、东北西部、黄淮、江淮、汉水流域等地区月平均气温偏高 1-2，其中内蒙古东北部、华北南部偏高 2-3，新疆北部偏高 3-4。2006 年 3 月，我国大部分地区气温亦偏高，与常年同期相比，西北东南部、华北中南部偏高 2-3。该年 4 月，我国北方地区除东北中南部偏高 2-3外，其余大部分地区接近常年。2007 年 3 月，我国全国范围气温高于常年平均，东北和华北地区北部其正距平达 6-9。同年 4 月（图 2） ，除新疆北部、内蒙古西部和华北的部分地区低于常年平均外，全国大部分地区气温仍与常年持平或偏高 1-2，其中内蒙古北部、黑龙江西北部、青海大部偏高 2-4。6图 2 2007 年 4 月全国平均气温距平(1978-2002 年平均值)单位:mm, 实线:0,虚线:02005-2007 年，我国北方除部分地区接近于常年平均外，大部分地区气温普遍高于常年。北方大部分气温的偏高，造成春季土壤失墒快，地表浮土增多，有利于沙尘天气的发生。33 极涡环流偏向东半球极涡是活动于极地附近的冷性涡旋，是高纬大气环流中重要的系统之一。它的活动及其所在位置与我国的天气变化和冷空气活动密切相关。为了讨论极涡位置的变化，分析了 2005 年500hPa 月平均高度场（图略） ，可以看到，2005 年 3、4 两个月北半球极涡均呈偶极型分布，极涡中心分别位于北美洲东北部到地区和库页岛附近，特别是 4 月，极涡环流重心更明显偏于东半球。这种极涡环流型分布，造成我国北方冷空气和大风天气频繁出现，为沙尘暴的发生创造了有利的动力条件。与 2005 年相似，2006 年春季我国北方沙尘暴集中出现的 4 月份，其极涡也呈偶极型分布，重心偏于东半球。2007 年 3 月，极涡强度偏强位置偏南，且在亚洲的东北部分裂出一个中心。2007 年 4 月（图 3） ，极涡中心亦呈偶极型分布，中心明显偏于东半球，在新7地岛以东，与常年相比，强度明显偏强。涡的偏心分布，使极锋锋区位置相对偏南，中纬度短波槽脊活动频繁。当这类短波槽脊南下发展加深时，常引导极地冷空气南下，在我国北方造成大风天气，在有利地表条件下，形成沙尘天气。图 3 2007 年 4 月 500hPa 平均高度场4 4 强沙尘暴天气过程的特征及其沙尘源地和影响路径强沙尘暴天气过程的特征及其沙尘源地和影响路径通过对 2005-2007 年 3-5 月我国地面观测资料统计分析可知，这 3 年春季我国北方共发生强沙尘暴天气过程 12 次，其中，3 月 2 次，5 月 1 次，4 月为最多共出现 9 次。在上述强沙尘暴天气中，共有 4 次属于大范围强沙尘暴天气过程，均出现在 3 月下旬至 4月上旬。从地面观测到的强沙尘暴站数来看，同一时次出现超过 11 个测站（图 4） ，影响范围主要集中在甘肃中东部、宁夏、内蒙古、山西和河北北部地区，其中尤以内蒙古中东部地区最甚。2006 年 4 月上旬的两次强沙尘暴天气过程，其覆盖面积也大于 2005 年。而发生在 2007 年3 月 18-21 日的强沙尘暴天气过程，是 20 世纪 90 年代以来范围最大、强度最强、影响最严重、持续时间最长的沙尘暴天气过程。强沙尘暴的时间分布，也有很明显的特点，下午出现强沙尘暴的站点明显多于上午。造成沙尘暴天气的日变化可能主要有两个原因：一是下午大气层结的稳定性相对较弱，上升运动增强，有利于沙尘向上运输；二是下午近地层增温会破坏大气的稳8定层结，上下层空气易于交换，高空动量下传增强，造成地面的风速加大，有利于地面起沙。图 4 2005-2007 年 4 次大范围强沙尘暴天气过程天气观测(a)2006 年 4 月 7 日 14 时;(b)2006 年 4 月 8 日 20 时;(c)2007 年 3 月 20 日 14 时;(d)2007 年 4 月 7 日 14时图中数字:1 为浮尘,2 为扬沙,3 为沙尘暴,4 为强沙尘暴41 沙尘源地作为形成沙尘暴的一个重要因子，沙尘源对沙尘暴的产生有着重要作用。关于沙尘源的研究，有人对卫星遥感资料分析发现，对我国而言，境外源地主要是蒙古国南部广大的戈壁地区，而境内源地主要包括内蒙古西部的戈壁、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布其沙漠、毛乌素沙地以及内蒙古东南部的浑善达克沙地、科尔沁沙地，新疆北部的古尔班通古特沙漠、新疆东部的哈顺戈壁、库姆塔格沙漠及新疆南部的塔克拉玛干沙漠。通过多地面气象站观测到的沙尘天气现象跟踪分析，2005-2007 年春季发生在我国北方的强沙尘暴天气过程的沙尘源地主要包括以下几个地区：一是蒙古国南部的戈壁地区，共有 7 次强沙尘暴过程的沙源与之有关。而是内蒙古中部和西部的沙漠和沙地，其中有 10 次强沙尘暴过程的沙尘来源于此，尤9以巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙地对强沙尘暴过程的沙尘贡献最大。孙建华等用实测资料对 2007 年 3 月 19-22 日和 4 月 6-9 日两次强沙尘暴过程起沙量的模拟分