2021年3月14-15日呼和浩特市大范围强沙尘暴天气成因分析.pdf

孙尚瑜等：2 0 2 1年3 月14 一15 日呼和浩特市大范围强沙尘暴天气成因分析2021年3 月14 一15 日呼和浩特市大范围强沙尘暴天气成因分析孙尚瑜1彭窈2王志楠3（1.内蒙古呼和浩特市新城区气象局，呼和浩特（010000;；2.广东省清远市清新区气象局，清远5 118 0 0；3.内蒙古呼和浩特市气象局，呼和浩特0 10 0 0 0）摘要：利用常规气象观测资料和ECMCF数值预报产品，对2 0 2 1年3 月14 一15 日呼和浩特市强沙尘暴过程展开天气学诊断分析。结果表明：沙尘区的位置与强冷空气活动密切相关；不同地区大风开始时间与地面冷锋位置配合较为一致，冷锋活动和蒙古气旋是引发大范围大风、强沙尘暴的主要天气系统；地面冷锋在过境前后会形成强烈的气压梯度和变压梯度，梯度风和变压风是形成此次强沙尘暴及瞬时大风的主要原因；由于上游沙源条件充沛和前期气候晴热干燥以及2 月内蒙古中西部地区植被较为稀疏，容易将尘沙吹起，形成了有利的沙尘暴爆发的环境条件。关键词：强沙尘暴；环流形势演变；物理量特征；强冷空气活动为2 2 4 m，最大风速在呼和浩特市国家气象站为1天气实况23.6m/s(9级);大部地区平均风力6 7 级阵风8 92021年3 月14 日夜间至15 日上午，呼和浩特市出现大风、强沙尘暴天气,其中，7 个旗县(站)全部达到强沙尘暴，最小能见度在呼和浩特市郊区站表12 0 2 1年3 月14 15 日呼和浩特市各旗县（站)天气实况呼和浩特市呼和浩特市站点武川县沙尘现象强沙尘暴最大瞬时风速（m/s）14.7最小能见度(m)23924小时降温（）12.8降水量(mm)无级。风后气温下降9 12，7 个旗县站均达到寒潮天气。土默特左旗和林格尔县托克托县清水河县国家气象站郊区站强沙尘暴强沙尘暴23.614.023822410.68.9无无强沙尘暴16.822511.9无强沙尘暴强沙尘暴强沙尘暴15.013.22602589.710.9无无15.13298.2无1作者简介：孙尚瑜（19 9 0 年8 月一），女，硕士研究生，工程师，主要从事天气预报预测方法研究。E-mail:601402002qqcomo-67-青海气象2高空环流形势演变13日2 0 时5 0 0 hPa欧亚大陆地区呈现西高东低的态势，呼和浩特市位于乌拉尔山暖高脊内部，受偏西到西北气流影响，在新疆北中部至蒙古高原西部已形成一支4 0 m/s的西北向强风速带最大风速达到5 2 m/s，并且新疆北部有一明显冷槽，不断向下游输送冷空气，扰动加强。7 0 0 hPa与5 0 0 hPa配合，乌拉尔山暖高压脊位置变化不大，位于东北地区的低槽有所加深,略有南压，从新疆东部到内蒙古中部均受一致高空西北气流影响，呼和浩特市受弱暖脊控制，无明显冷暖平流，平均风力在8 12 m/s，无明显冷暖平流，气层干燥，上游为弱暖脊。14日0 8 时5 0 0 hPa，冷涡底部不断分裂短波槽东移，贝加尔湖形成一冷中心，大风速区伴随冷中心逐步东移，风力在2 0 3 0 m/s（阿拉善盟额济纳旗站平均风力2 8 m/s），-3 0 温度线影响呼和浩特市。700hPa，贝加尔湖与巴尔喀什湖之间的冷槽继续加深，与冷槽对应的高空槽略有加强，呼和浩特市及上游受乌拉尔山暖高压脊前西北偏北气流影响，平均风速2 2 2 8 m/s，上游冷平流已经进入巴彦淖尔市西部，呼和浩特市仍受暖脊控制。8 5 0 hPa，贝加尔湖低涡明显加强，槽线位于蒙古东部至河套地区中部，巴彦淖尔市乌拉特中旗至五原县、乌拉特前旗一带有明显西南、西北风暖湿切变线,T-Td7,呼和浩特市云量逐渐增多。14日2 0 时5 0 0 hPa，暖高脊继续加深发展，脊前偏北气流不断引导冷空气南下，高空槽加深，2 0 时正好位于呼和浩特市，并有-4 0 冷槽配合，槽后有一支3 0 4 6 m/s的西北急流，此时，对应地面全市产生大风沙尘暴天气，上游地区产生强沙尘暴天气。700hPa与5 0 0 hPa垂直叠置较好，高空风力较大，呼和浩特市风力增强为2 4 2 8 m/s，并且系统整体后倾，大气斜压性增加,有利于低槽进一步加深。呼和浩特市及上游T-Td15,整层干燥。本次呼和浩特市沙尘天气发生时间是在14 日2 2 时至15 日14 时，与高空冷槽东移南压配合较好，沙尘天气过后冷空气逐步南下，呼和浩特市沙尘暴天气趋于结束。850hPa，位于乌拉尔山的暖高脊北抬，东北冷涡东退，冷槽位于蒙古地区，并逐渐向我市推进。此时，呼-68-防灾减灾和浩特市正处于冷涡底部，以西北风为主，风速达1416m/s,T-Td15的区域覆盖呼和浩特市及上游大部地区。15日0 8 时5 0 0 hPa，亚洲地区仍为西高东低的环流形势，西伯利亚冷空气随冷槽不断东移南压,呼和浩特市位于冷槽底部，-3 4 线控制。我市继续受较强的西北气流影响，其冷平流前沿已推进至蒙古南部。此时，已过地面大风及强沙尘暴天气最强时段。7 0 0 hPa,高空槽位于贝加尔湖以东，冷平流已控制贝加尔湖南部并继续向下游地区推进。8 5 0 hPa,，乌拉尔山暖脊前西北气流与东北冷涡后部西北气流在呼和浩特地区汇合，上游的高脊向北发展，冷空气沿着高脊前西北气流快速向东南推进控制呼和浩特市。在0 8 时地面图,呼和浩特市正处于高低压之间过渡带，已过沙尘暴爆发最强烈的时段。到14 时以后，冷高压控制我市大部，大风沙尘天气基本结束。3地面环流形势演变14日17 时地面图，地面冷高压控制蒙古地区，在贝加尔湖以北地区地面气旋开始形成。蒙古冷高压逐渐向东南方向移动。呼和浩特市位于冷高压的底部，以晴到多云天气为主。14日2 0 时地面图，位于蒙古的冷高压中心东移南压至东海一带，蒙古地区东部由地面低压系统代替,其中心气压为10 0 8 hPa。而新疆北部地面冷高压也逐渐加强，中心气压10 4 0 hPa,高压的前部风力增大至14 2 0 m/s。呼和浩特市位于冷高压前部,地面气旋底后部，风力较小。14日2 3 时地面图，蒙古低压继续发展并向东移动，地面冷锋位于蒙古南部至包头市东部且移动缓慢。新疆冷高压东移南下发展加强影响呼和浩特市上游，高压前部的气压梯度明显加大，呼和浩特市风力增大，呼和浩特市出现大风沙尘天气，全市7 个旗县站均达到强沙尘暴天气。15日0 2 时地面图，地面冷高压稳定少动，位于蒙古的地面气旋继续发展，地面气旋底部的气压梯度明显加大，风沙区也逐渐扩大。此时,呼和浩特市大风沙尘暴天气达到最强，新城区料木山站极大风速 3 0.6 m/s(10级)。15日0 8 时地面图，地面冷高压逐渐东扩影响第4 期2022年12 月呼和浩特市，而地面冷锋由横转竖,蒙古气旋南压明显，位于蒙古西部到锡林郭勒一带,呼和浩特市正处于高低压之间过渡带，气压梯度加大，10 个经距有8根等压线。主要风沙区在高压前部、低压中心及底部和高低压之间过渡带中,范围不断加大，新疆、青海东部、甘肃大部、内蒙古中国西部、宁夏、陕西、山西均受沙尘暴天气影响。此时冷空气开始影响，气温也随之下降。15日14 时随着天气系统的东移，地面冷高压逐渐控制河套地区，沙区基本移出呼和浩特市。4高空急流作用14日0 8 时呼和浩特市2 0 0 hPa西北风在2 0 38m/s;14日2 0 时2 0 0 hPa由新疆北部蒙古西部呼和浩特市盛行西北风，风力4 6 m/s;15日0 8 时上游偏西风逐渐转为西北风，风力4 4 m/s,呼和浩特市附近风速4 8 m/s。由此可以看出：在沙尘暴爆发前期、初期及后期,在2 0 0 hPa有一致的西北风高空急流存在，对动量下传具有很大的作用。从水平方向看：在冷锋之后有一个风力的大值区,其后风力明显减小，青海气象Journal of Qinghai Meteorology这样的风力分布就形成了一个穿越锋面的次级环流圈，对高空动力下传非常有利。从垂直方向看：在高空急流人口区的右侧和出口区的左侧为上升运动区，高空急流人口区的左侧和出口区的右侧为下沉运动区，在高空急流人口区产生了直接热力环流的次级环流，高空急流出口区产生间接热力环流的次级环流。尤其高空急流人口区中下层的暖气团明显上升，冷气团明显下沉，环流形势与高层相反，并形成了指向南的非地转风，构成了直接力管环流，而中下层高空急流人口区的辐合作用对低层系统辐合发展也非常有利。5层结条件作用从鄂尔多斯东胜站和乌兰察布探空站的温度对数压力图分析表明，8 5 0 hPa以下有逆温层存在，主要的能量全部贮存于此，且温度垂直递减率大，有利于对流发生；等位温线和等假相当位温线几乎直立，大气层结非常接近中性，有利于地面风力增大及地面尘沙吹起，2 5 0 5 0 0 hPa干冷空气逐渐下传，8 5 0 hPa至近地面整层非常干燥，整层为一致的偏西气流且NO.4Dec.2022AALAAM山AMALM显示设置基础地理信息交互图层16 透明板）显示设置基础地理信息交互图层1.G诱明板）山AMLMI显示设置基础地理信息交互图层1（诱明板）图1呼和浩特市2 0 2 1年3 月14 日2 0 时15 日2 0 时2 0 0 hPa高空急流（a.2 0 2 1年3 月14 日2 0 时；b.2021年3 月15 日0 8 时；c.2021年3 月15 日2 0 时）-69-青海气象风力逐层加大,风向没有明显的风切变，有利于动量向下传递；较厚的混合层对沙尘暴的爆发提供了有利的环境条件,并且在沙尘暴爆发后期,受日变化的影响，混合层逐渐深厚。6单站气象要素资料分析6.1地面气象要素特征从14 日17 时呼和浩特站（5 3 4 6 3)地面气象要素变化分析（图略），2 0 时以前，近地面气温维持较高,2 2 时开始气温显著下降。相对湿度在沙尘暴来临前一直防灾减灾流，在西北气流中出现4 6 m/s的强风速轴，动量下传作用使呼和浩特市高低空均吹偏西大风。在极有利的大尺度环境、高空干冷急流和强垂直风速、风向切变及热力不稳定层结条件下，引起锋区附近中小尺度系统生成、发展,加剧了锋区前后的气压、温度梯度，形成了锋区前后的巨大压温梯度。在动量下传和梯度偏差风的共同作用下，使近地层风速陡升，掀起地表沙尘，形成沙尘暴或强沙尘暴天气。热力系统及沙源：上游沙源条件充沛和前期气候晴热干燥以及2 月份内蒙古中西部地区植被稀少，易将尘沙吹起，形成了沙尘暴爆发的环境条件。动力系统：不同地区大风开始时间与地面冷锋位置配合较为一致，冷锋活动和蒙古气旋是造成大范围大风沙尘暴的主要天气系统；冷锋过境前后会产生很强的气压梯度和变压梯度，梯度风和变压风是产生沙尘暴瞬时大风的主要成因。5 0 0 h Pa 贝加尔湖低涡底部的西北气流风力4 0 m/s构成急流带，贝加尔湖形成-4 8 冷中心，并伴随高空槽逐渐东移影响呼和浩特市，强冷空气的活动为沙尘暴的爆发提供动力条件。参考文献：1白肇桦，徐国昌.19 8 6.中国西北天气.北京：气象出版社，438441.2董安祥，白虎志，陆登荣，等.2 0 0 3.河西走廊特强沙尘暴变化趋势的初步研究.高原气象.2 2（4）：4 2 2 一4 2 5.3方宗义，朱福康，等.19 9 7.中国沙尘暴研究.北京：气象出版社,1一10.4王克丽，江灏，吴虹.2 0 0 2.2 0 0 1年春季中国北方沙尘暴的环流动力结构分析.高原气象，2 1(3）：3 0 3 3 0 8.5徐国昌.2 0 0 8.强沙尘暴天气过程中的若干问题思考，干旱气象,2 6(2):9 11.6赵庆云，张武，吕萍，等.2 0 12.河西走廊“2 0 10.0 4.2 4 特强沙尘暴特征分析.高原气象，3 1(3)：6 8 8 6 9 6.7李凤霞，郭建平等.中国生态环境评价研究进展.青海气象，2007(01).8袁媛,胡晓黎，雷蕾,等.基于概率神经网络的沙尘天气预报.青海气象,2 0 19(0 2).9余倩.2 0 18 年4 月初海西地区大风沙尘过程分析青海气象,2 0 2 1(0 2).-70-