1958～2000年黄土高原沙尘天气基本特征分析

分析了黄土高原1958～2000年57个气象监测站记录的沙尘天气资料,分析显示:(1)黄土高原沙尘天气主要发生在西部地区,沙尘暴、扬沙和浮尘发生频率的最大值分别为19.2天/年、86.1天/年和45.7天/年;(2)春季为沙尘天气的频发期,62.7%沙尘暴、53.5%扬沙和56.3%浮尘发生在春季,4月是沙尘天气发生最多的月份,29.8%沙尘暴21.3%扬沙22.8%浮尘发生在4月;(3)近43年黄土高原沙尘天气呈减少趋势,1958年是沙尘暴天气最多的一年,1966年是扬沙和浮尘天气最多的一年;(4)强沙尘暴也呈减少的趋势,1966年是强沙尘暴最多的一年;(5)黄土高原57个站43年间只有23条特强沙尘暴记录,其中11条在宁夏;(6)沙尘暴大多开始于10时至17时之间约占71%;(7)持续时间大于t的沙尘暴次数N满足:lg(N)=a-bt,b值为0.1662 hr-1。     

内蒙古一次特强沙尘暴大风成因分析

2010年3月19日,内蒙古中西部地区发生了近几年最严重的沙尘暴天气。沙尘暴天气由蒙古国西部起沙,在内蒙古中西部地区加强,随着天气系统的演变,地面形成强沙尘暴或特强沙尘暴天气。利用常规观测资料及数值预报产品资料对3.19沙尘暴天气过程进行诊断分析,得到以下结论:3.19强沙尘暴、特强沙尘暴天气过程,是近地面前期强烈增温,导致地表热力不稳定,由蒙古气旋产生上升运动起沙。高空西北气流上,斜压扰动不稳定发展,高空冷平流激发了垂直于地面的锋面次级环流,地面气旋转为强冷锋过境,内蒙古中西部地区产生强沙尘暴天气。高空急流对沙尘暴天气的产生具有重要作用。高空急流出口区右侧,下沉气流落于地面冷锋后,引起大风,加强了沙尘暴天气。在冷锋移动过程中,冷高压强度少变,处于其前沿锋区内的山西、河北、河南、山东等地产生了扬沙或沙尘暴天气。     

1971-2014年新疆区域寒潮气候特征

利用1971-2014年新疆105个台站逐日最低气温资料,分析了新疆寒潮天气的时空变化特征.结果表明:①新疆单站寒潮北疆多、东疆次之、南疆少,阿勒泰地区发生频次最高,其次是哈密北部、巴音布鲁克和塔城大部地区,南疆中西部地区发生频次最少.新疆区域寒潮天气冬季最多、秋季和春季次之,2月发生频次最高;春季寒潮主要集中在3-4月,秋季寒潮主要在10-11月.②新疆寒潮影响区域主要在北疆地区,其次是东疆、南疆东部,南疆西部影响次数最少.春季主要影响区域为北疆东部、沿天山一带和南疆东部;秋季为东疆、北疆沿天山以及北疆东部和北部地区;冬季为北疆东部和沿天山一带.③新疆区域寒潮过程一般持续3～7d,过程极端最低气温主要出现在寒潮爆发当天或次日,极端气温出现时间延迟天数不超过4d.寒潮过程最低气温24 h平均降幅在10.7℃,最大19.3℃,单站最大25.3℃;寒潮过程平均降温14℃,最大达18.8℃,单站最大32.7℃.     

敦煌地区2001年春季气溶胶光学厚度反演

利用2001年春季敦煌地区CIMEL CE-318全自动太阳光度计辐射资料,反演了晴空大气、浮尘、扬沙天气条件和沙尘暴前后等不同背景下大气气溶胶光学厚度.结果表明:在不考虑吸收时,440,870 nm和1 020 nm波段晴空大气气溶胶光学厚度均小于0.3;浮尘天气下的大气光学厚度约为晴空天气的2～3倍;扬沙天气大气光学厚度是浮尘天气的2～3倍;沙尘暴发生前夕大气气溶胶光学厚度将明显增加.     

乌兰布和沙漠东北缘磴口县沙尘天气变化规律及其对防护林体系建设的响应

利用磴口县1970年～2000年31年的风沙天气发生日数资料和1977～2000年24年防护林建设资料,分析了沙尘天气的季节变化和年际变化,并通过线性回归和多项式回归分析了沙尘暴和扬沙日数的长期趋势变化,结果表明,大风、扬沙和沙尘暴日数呈总体下降趋势,1970～1985年沙尘发生日数相对较高,1985年以后明显下降;沙尘天气发生日数在防护林体系建设前期最高,在不同建设阶段各指标均明显下降,尤其是第三阶段各指标下降幅度可达73.0～94.0%。方差分析表明四个阶段沙尘天气差异极显著;相关回归分析表明风沙天气指标(年均大风日数、扬沙日数和沙尘暴日数)与防护林指标(防护林面积、防护林林木蓄积量)存在着显著的线性相关关系,同期扬沙、沙尘暴与大风日数的比值变化明显,说明防护林体系建设加强了其对沙尘天气的防护功能。     

2012年7月29日武威市大到暴雨天气过程分析

利用常规天气图、FY-2D卫星云图、单站地面资料、物理量场等资料,对2012年7月29日下午到夜间武威市的对流性强降雨天气成因进行了系统分析。结果表明：该过程是在一定的大尺度环流背景下高低层天气系统共同作用发生的,地面气象要素的剧烈变化是强降雨天气能量的释放过程;大的湿度条件和水汽在本地辐合,为大到暴雨提供了丰沛的水汽;高层辐散、低层辐合以及强烈的上升气流是大到暴雨发生的动力条件;强烈的不稳定能量和不稳定层结是对流增强、雨强增大的必要条件;对流云团的发展和加强是降雨强度较大的直接原因。     

京、津、冀区域扬沙天气气候变化特征分析

利用京、津、冀区域内所辖 6 5个气象观测站 1 95 4 - 2 0 0 2年的观测资料 ,分析了扬沙天气的气候变化特征。结果表明 :京、津、冀区域绝大部分地区是扬沙天气的主要影响区。高原、平原和丘陵地区是扬沙天气的多发区和易发区 ,宁晋、邢台一带是扬沙天气的高频区。扬沙的发生时间具有明显的季节变化特征 ;此区域内的扬沙呈现整体减少趋势 ,各分区域的变化趋势具有相似性 ,只是在减少幅度和年代际减少趋势上略有不同     

河西走廊一次强沙尘暴动力机制分析

2011年甘肃省沙尘暴次数较常年明显偏少,但在4月28日河西走廊出现了范围大、强度强的沙尘暴过程,值得关注的是,甘肃省沙尘暴第一高发地民勤却仅出现扬沙。文中利用常规观测、加密自动站及T639数值预报初始场资料,对这次强沙尘暴天气过程进行分析。结果表明:前期气温偏高、降水稀少是大风、沙尘天气出现的气候背景;500hPa斜压槽强烈发展,带动地面冷高压前部锋面气旋强烈发展是引发沙尘暴的动力条件;200hPa高空急流位置及其调整与沙尘暴天气有直接关系;三小时变压中心的移动方向指示了沙尘暴的移动发展方向。通过对Q矢量散度和螺旋度的诊断,发现:冷锋后Q矢量散度>0,冷空气强烈下沉,将高空动量下传到地面,锋前Q矢量散度<0,对应上升运动,使地面锋面后部出现强烈西北大风,造成沙尘暴。沙尘暴一般出现在螺旋度零线附近等值线密集处,螺旋度负中心强度与沙尘暴强度正相关。另外,通过中尺度资料的分析,能更精准的确定沙尘暴落区,提高短时临近预警的准确率。     

近60a柴达木盆地沙尘天气时空变化特征及其影响因子

利用柴达木盆地9个代表站58 a的扬沙、浮尘、沙尘暴日数和气温、降水、相对湿度等气象要素资料,通过统计学方法、Mann-Kendall检验、小波分析等方法,对柴达木盆地沙尘天气(扬沙、浮尘、沙尘暴)的时空变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明:(1)58 a来扬沙、浮尘、沙尘暴日数整体呈极显著下降趋势,20世纪70年代沙尘天气日数最多,21世纪初期沙尘天气日数最少;(2)扬沙日数在1997年发生了突变,突变后呈下降趋势;(3)沙尘暴日数存在10～15 a的长周期和5～7 a的短周期,扬沙日数也存在10～15 a的长周期,浮尘日数无明显周期性;(4)柴达木盆地沙尘天气的空间分布形态基本以西南多东北少为主;(5)扬沙、浮尘、沙尘暴日数与气压、大风日数和亚洲区极涡的面积、强度均呈正相关,与气温、西藏高原指数、印缅槽指数和西太平洋副热带高压、印度洋暖池的面积和强度呈负相关。     

对1958-2000年山西沙尘天气的分析

本文分析了山西省1958—2000年16个气象监测站记录的沙尘天气资料,分析表明:山西沙尘天气主要发生在西北地区,沙尘暴、扬沙和浮尘发生频率的最大值分别为:5.3天/年、27.6天/年和23.8天/年。近43年山西省沙尘天气呈减少趋势,1966年是山西沙尘天气最多的一年,16个站累计有94天沙尘暴天气、448天扬沙天气、626天浮尘天气。春季为沙尘天气的频发期,沙尘暴占到77.6%,扬沙占到61.5%,浮尘占到59.5%;4月是沙尘天气发生最多的月份,沙尘暴占到44%,扬沙占到26.6%,浮尘占到25.4%。对沙尘暴的分析还发现,在1958-2000只有五寨记录到4次特强沙尘暴,强沙尘暴也呈减少的趋势,1966年最多,1989-2000年没有强沙尘暴出现的记录。沙尘暴大多发生在13点至20点之间,占沙尘暴发生总次数的69.1%。     

2006年4月4～6日河西走廊沙尘暴天气的成因分析

利用实时气象资料,对2006年4月4~6日发生在河西走廊的沙尘暴天气进行分析。结果表明:中尺度地面切变线和蒙古气旋及其冷锋是河西走廊发生沙尘暴天气的地面影响系统,高空急流在沙尘暴天气的发生过程中也发挥了重要作用;沙尘暴发生区域在200 hPa高空急流出口区右侧、500 hPa正涡度中心下风方的正涡度平流中心附近。在沙尘暴发生时,沙尘暴发生区域的大气处于高能量、不稳定状态。     

一次区域性强沙尘暴天气物理量诊断分析

2010年4月24-25日甘肃河西走廊地区出现了自2001年以来强度最强、影响地域最广的一次区域性强沙尘暴天气。为了进一步探讨这次强沙尘暴形成的物理机制,文中采用NCEP/NCAR1°×1°每天4次再分析资料,计算了沙尘暴出现之前和出现时的垂直螺旋度、高空急流、垂直速度、涡度平流、温度平流等物理量。通过分析得出:出现沙尘暴时垂直螺旋度存在着上负下正的分布特征,更加有利于强对流天气的发生;高空强急流带呈南北向的分布,是引导北方强冷空气南下的主要因素;低层垂直速度的不断增大为大气上升运动提供了较好的动力条件;正涡度平流的合理配置,促使冷槽加深发展;低层冷温度平流的增强,使得地面冷高压强度加强。各物理量场的这些特征,为今后沙尘暴天气的预报提供启示和参考。     

冷锋天气过程大气边界层特征与颗粒物污染

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站边界层铁塔梯度观测、湍流观测和PM₁₀浓度资料,分析一次典型冷锋天气过程兰州大气边界层结构和湍流输送特征及其与PM₁₀浓度的关系。结果表明：冷锋过境前边界层有逆温层出现。随着锋面过境,逆温层完全被破坏、消失,混合层迅速发展,边界层低层温度和湿度垂直梯度变得很小,风速垂直梯度则明显增大;PM₁₀浓度先升后降。冷锋过境时垂直湍流输送强烈,经向和纬向动量均向下输送。动量下传使地表尘沙大量扬起,造成冷锋过境初期颗粒物浓度骤升。     

阿拉善盟一次区域性大风沙尘暴天气过程成因分析

沙尘暴是发生在干旱、半干旱荒漠化地区的主要灾害性天气之一,对其形成过程及成因探讨能为沙尘暴监测和预警提供参考。以2019年5月11日阿拉善盟一次区域性大风沙尘暴天气为例,在气象实时监测数据基础上,从地面气象要素变化、环流特征、动力条件和热力条件等方面对此次沙尘暴天气过程成因进行了探讨和分析。结果表明:1)阿拉善盟大风沙尘暴最强时段为午后至傍晚,沙尘暴发生时,气压和极大风速急剧增加,气温和能见度明显下降。2)大风沙尘暴的发生与500 hPa冷平流触发作用、700 hPa大气斜压性作用、高空动量下传作用、变压梯度风、锋生作用以及必要的大气层结条件之间存在着密切联系,表明控制大风沙尘暴形成的因素复杂。3)不同地区以及不同时间内发生大风、沙尘暴天气所需的风速条件不一致,强冷空气的侵入是沙尘暴发生的前提条件。此外,混合层,即不稳定层结是产生大范围沙尘暴天气的必要条件,在大风条件具备,但无混合层出现时,沙尘暴天气较难形成。     

塔里木盆地塔中地区野外微梯度风沙流观测

利用2014年7月至8月塔中地区沙尘与扬沙天气下风沙流运动的实测数据,对0~85 mm高度内风沙流运动进行了研究。结果表明:(1)0~85 mm高度层,输沙率(Q)随风速(v)增大呈幂函数规律增加,R2≥0.975 7,且输沙率主要集中在0~35 mm高度内。(2)总输沙率和撞击颗粒数的最佳拟合函数为线性函数,R2≥0.878 2,相关性较好;塔中地区1 min最小临界起沙风速为4.0 m·s-1。(3)跃移运动集中在10:00—20:00,总输沙率最大值出现在12:00—16:00,17:00以后输沙率明显下降。     

“4.24”民勤特强沙尘暴过程初步分析

特强沙尘暴是干旱区一种破坏性极大的灾害性天气现象,文中分析了2010年4月24日民勤特强沙尘暴过程中地面气象要素和近地面沙尘浓度的变化,同时对大气动力、热力学参数进行了计算和分析。结果表明:在强沙尘暴过境时地面水平风风向经历了从稳定到多次调整,再到稳定,最后崩溃的演变。风向调整时,风速减弱,而调整之后,风速加大,同时伴有很强的上升气流。强沙尘暴使地表发生非常严重的风蚀起沙现象,近地面沙尘浓度迅速升高200多倍。沙尘暴天气来临前,地面空气呈干热状态处于低气压控制之下,而在沙尘暴过境时和过境后,地面空气显得相对湿冷,地面气压急剧上升,并处于高压控制之下。沙尘暴的强度与相对风暴螺旋度有很好的对应关系。     

影响中国北方特强沙尘暴的环流系统分型研究

使用中央气象台出版的历史天气图资料,对1957～2002年发生在我国北方的33次特强沙尘暴过程的环流系统进行了分析研究,重点分析研究了环流系统的热力和动力结构、活动特征及高低层系统的相互配置;在此基础上,以形成触发沙尘暴强风的主要地面环流系统为依据,通过分类归纳,将形成我国北方特强沙尘暴的环流系统,划分成纯强干冷锋型、蒙古气旋与干冷锋混合型、蒙古冷高压南部倒槽型和干飑线与冷锋混合型4种类型。研究结果指出纯强干冷锋型的冷锋具有典型的2型冷锋的垂直结构,冷锋后有强大的气压梯度,冷平流强烈,锋后为西北大风,沙尘暴带为西北东南方向。蒙古气旋与干冷锋混合型以蒙古气旋的强烈发展为主要特征,气旋强烈加深,在地面强风形成中起着重要作用,气旋暖区及冷锋后为西南大风或偏西大风,沙尘暴带自西向东延伸,与气旋中心移动路径关系密切,冷锋后降温较弱。蒙古冷高压南部倒槽型强沙尘暴是由蒙古冷高压与河西暖倒槽相互作用形成强盛东风触发的,沙尘暴区范围较小,但稳定少动,持续时间较长。干飑线与冷锋混合型强沙尘暴是由冷锋前干飑线或中尺度低压扰动和冷锋相伴影响造成的,它可以和第、类同时发生,第、类天气尺度环流形势是产生该类强沙尘暴的环流背景。文章给出了各类特强沙尘暴的天气学概念模型。