哈密市一次沙尘暴天气过程分析

陈密 李泽巍

摘 要： 沙尘暴是一种灾害性天气，也是一种不可忽略的大气和生态环境问题之一，西北地区为多发地带。本文选取新疆哈密的2012年4月18日的Micaps常规观测资料，分析沙尘暴的形成机制和在沙尘暴过程中气象要素的变化特征。结果表明：沙尘暴来临前气温偏高、干旱少雨、地表疏松，槽后冷空气补充南下，伴随着冷锋移动引发的;强冷空气入侵，密集的气压梯度区，高空急流的动量下传对大风天气的产生提供了良好的条件;沙源来自本地;当沙尘暴发生过程中气温降低，气压和露点升高，这些地面气象要素的变化特征可以当作沙尘暴的预报参考;沙尘暴发生地区底层辐合，高层辐散，存在正涡度、上升运动，提供有利动力条件;垂直运动与沙尘暴的成熟衰亡过程有密切的联系。

关键词： 沙尘暴;大气环流形势;冷锋;气象要素;物理量

【中图分类号】P445.4     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.29.254

1 引言

1.1 课题背景

沙尘暴水平能见度低于1千米的灾害性天气现象。以风速和能见度划分为4个等级：弱沙尘暴、中等强度沙尘暴、强沙尘暴和特强沙尘暴。需要具备地面上的沙尘物质，大风系统和不稳定的空气状态等基本条件才能形成沙尘暴。具有突发性和持续时间较短的特点。沙尘暴可造成房屋倒塌、交通供电受阻或中断、火灾、人畜伤亡等，并污染自然环境，破坏作物生长。本文主要通过分析前期天气、高空环流形势，物理量等条件，总结这次沙尘天气的机制及要素变化特点。

1.2 研究现状

与国际上的沙尘暴研究相比，我国沙尘暴研究起步较晚，我国从本世纪70年代才开始对沙尘暴进行研究。经过多年的努力，我国在沙尘暴的研究上也取得了一定的成绩，包括沙尘暴起因，影响因子、路径、强度、动力机制、数值模拟等等，得到了一些有利于提高沙尘暴预报的结论。虽然中国气象学者在沙尘暴研究方面成就很多，发展很快，但是仍有许多方面存在不足，还需要更加努力研究。

由于沙尘暴来势汹汹，往往让人猝不及防，所以它是最为常见的也是破坏力极大的自然灾害，历年来我国发生了不少起沙尘暴致使人员伤亡案例。所以希望能了解沙尘暴的机制和特征，从而实现预防灾害的目的。

2 研究区域概况与天气简述

哈密市位于中纬度亚欧大陆腹地，属温带大陆性干旱气候，气候变化激烈，加上山体高大，戈壁广布，往往造成一些灾害性天气。由于高大的天山山脉之影响，从动力原因上看，哈密市有比较丰富的风能资源，有利于产生大风或强风的天气形势。从物质基础上看，哈密市的戈壁、沙漠提供了沙和尘源。不稳定的热力条件是有利于风力加大，强对流发展。

2012年4月18日10时哈密市出现大范围的沙尘暴天气，能见度不足30米，阵风8-9级，哈密市气象台发布了大风蓝色预警。这次沙尘暴是哈密入春以来强度最大的一次，大风同时导致哈密市郊许多输电线路和农业大棚设施受损。天气直到18号夜间才逐渐减弱。

3 天气成因的分析

3.1 形势分析

从环流形势上看，18日低槽东移过程中，伴随着槽移动带来的冷空气不断补充南下，同时地面冷锋移动共同影响哈密市。

18日20时，冷锋已经移过新疆，三小时变压减小，温度逐渐有所回升，沙尘暴天气逐渐减弱。冷锋的移动路径图，可以清楚的看出冷锋同样沿西北路径逐渐影响我国，带来源源不断的冷空气。

3.2 大风的形成及沙源

大风是沙尘暴形成的动力条件，气压梯度力是产生风的主要因素。18日20时的地面三小时变压：哈密有正变压，正变压中心为2.1hPa。三小时变压差值越大越有利于沙尘暴的加强，造成沙尘暴的冷空气路径主要有三条：西北路径、西方路径、北方路径。此次冷沙尘暴路径主要为西北路径，西北路径类强沙尘暴天气有移动速度快、强度大、灾害重等特点。本次沙尘天气是一个局地天气，影响范围不大，沙尘主要来自本地。

3.3 前期形势的稳定分析

哈密市底层干上层湿，K指数较小，湿对流有效位能小，对流抑制有效位能相对较大，整层比较稳定，在沙尘暴发生前不会有降雨类强对流天气，有利于沙尘的扬起，提供丰富的沙、尘源等物质条件。

4 气象要素变化特征

哈密前期气温异常偏高，4月17日最高气温就已经达到28℃，与前几年同期相比显著偏高。气温异常偏高，使得之前阴冷天气冻结的地表加速解冻，地表土壤比较松散。加上降水少，地表裸露，使得土壤中颗粒疏松，容易起沙，当有强冷空气南下的时候，气团性质差异太大容易形成大风或强风，为起沙提供了良好的条件。这次天气过程主要有冷锋影响，冷锋后带来的冷平流，锋后有强的偏北气流，锋前锋后气压梯度较大，综合引发了这次的沙尘天气过程。

18日的气温下降4℃左右，海平面气压开始加壓，露点升高。综合气温、气压、露点等地面气象要素在沙尘暴前后的变化特征，可以为以后预报沙尘暴提供依据。

5 物理量诊断分析

涡度、散度和垂直速度，是天气分析和预报中经常使用的三个物理量。沙尘暴作为一个强对流天气，利用涡度和散度可以表示流体的辐合辐散情况和程度并帮助了解沙尘暴的动力学特征[1]。18日20时，600hPa以下辐合，600hPa～300hPa辐散，有上升运动。总体来看，高层幅散，低层幅合，有上升运动。正涡区对应辐合区，整体呈上升趋势。300hPa存在高空急流，高空急流的动量下传有利于形成大风天气。17日20时大风沿着西北路径向新疆移动，风速达64m/s。高空急流沿着西北路径影响哈密市，强烈的上升运动，为起沙提供了动力条件。提供了足够的动力条件。

垂直运动造成水汽、热量、动量、涡度等物理量的垂直输送对天气系统发展有较大影响[2] 。20时400hPa至850hPa垂直速度为负，呈现上升趋势，动力条件较好。

结论：

（1）沙尘暴来临前气温偏高、干旱少雨、地表疏松，槽后冷空气补充南下，伴随着冷锋移动引发的;（2）强冷空气入侵，蒙古气旋的发展，密集的气压梯度区，高空急流的动量下传对大风天气的产生提供了良好的条件;（3）沙源来自本地;（4）当沙尘暴发生过程中气温降低，气压和露点升高，这些地面气象要素的变化特征可以当作沙尘暴的预报参考;（5）沙尘暴发生地区底层辐合，高层辐散，存在正涡度、上升运动，提供有利动力条件;（6）高空急流最大风速位置和急流中心变化影响着沙尘暴天气的走向;（7）垂直运动与沙尘暴的成熟衰亡过程有密切的联系。

参考文献

[1] 薛福民，杨兴华，刘新春，霍文，黄洁，.2006年夏季塔中一次沙尘暴发生期间近地层气象特征个例分析[J]-沙漠与绿洲气象，2010（4）.

[2] 顾佳佳，2013年3月8-10日沙尘暴个例分析[A]，2013.