一次沙尘暴天气过程中气象要素变化研究

郭 磊 刘 全 卜茂宾

1.230104198610221215 黑龙江 哈尔滨 150000;2.110222198705262715 北京 100000;3.430781199303243059 广东 广州 510000

过度开垦土地、过度开发自然资源以及过量砍伐森林等，都是造成沙尘暴频发的主要原因。为实现科学化沙尘暴治理与预防效果，学者在对沙尘暴预防方式进行研究的同时，加大了对沙尘暴气象因素变化的研究力度，希望通过对能见度以及气压等细节变化情况的分析，掌握沙尘暴发生规律以及变化情况，以便更好地对其展开治理。

1 本次沙尘暴基本情况介绍

本次沙尘暴发生在2020年4月12日，发生地为蒙古国地区。因为受到天气系统影响而出现东移趋势，在高空偏北气流输送下，影响范围逐渐向东、南方向进行拓展，内蒙古、北京以及天津等地都受到了沙尘暴天气的影响。沙尘暴开始时间为当天晚六点左右，直至第二天凌4点晨结束。按照地区气象局观测站的监测数据，沙尘暴卫星监测图如图1所示，颗粒物以及其他数据采集可靠性以及准确性相对较为理想，可按照数据对本次沙尘暴气象要素变化情况展开分析。

图1 气象卫星监测图

2 天气要素变化分析

2.1 具体变化情况

(1)温湿变化。在沙尘暴正式来临之前，相对湿度与温度呈现出反比例关系，在当天气温达到最大数值20℃时，相对温度降低了18%，呈现出高温低湿状态，这种环境是最有利于沙尘暴产生的。本次沙尘暴入境时间在下午五点左右，此时正处于高温低湿环境下，大气低层温度高且存在着大气不稳定的状况，很容易会出现上升运动，而湿度过低也会造成空气干燥问题，进而引发地表起沙状况。同时，在本次沙尘暴发生的全过程中，在夜间湿度并没有像未发生沙尘暴时出现上升状况，一直在不断下降，最低下降到了10%，并一直维持着低湿情况，和午后回升规律并不相符合。夜间温度也呈现出了比平时温度较高的状况，平时夜间温度在9℃左右，但当天的夜间温度达到了12℃要明显高于平时状态。综上所述，沙尘暴产生前后，地区温度以及湿度发生明显变化，其中以夜间变化最为明显，由低温高湿状态呈现为高温低湿状态，反向变化情况较为明显，而此种反向变化状态正是促使沙尘暴过程后扬沙持续性的主要原因之一。

(2)风的变化。在沙尘暴来临前后有着明显的风速以及风向变化情况，在沙尘暴来临之前，风向主要以西南风为主，风速相对较低，在1.8m/s左右，而在沙尘暴来临之后，方向转变为西北方向，风速更是达到了原来的4倍左右。通过对沙尘暴和风向变化情况的综合分析可以发现，在沙尘暴入境之后，虽然风向发生了明显改变，但一直稳定为西北方向，并没有出现其他风向的改变，而风速的变化一直保持着持续不断增长的状态，直至11m/s。可通过对风速以及风向的数据收集与分析，能够及时判断出是否会出现沙尘暴问题及沙尘暴发展的主要方向与程度，可以达到良好的预警效果。因为在沙尘暴发生时，风向转变成了沙源来源方向，且一直保持着这一状态，所以为沙尘输送提供了相应支持，在扬沙方面也提供了相应载体，这些都是需要注意的内容。

(3)风与气压变化。在气压发生增长状态时，风速变化情况也开始随之加大，而在气压变化幅度开始逐渐变小时，风速变化的幅度也随之出现了减小的状况。由此可以推断出，两者之间的变化幅度属于正比例关系，本次沙尘暴和冷压过境所引起的气压变化有着密切关联。

(4)风的变化、能见度与颗粒物浓度。经过观测站的观察发现，本次沙尘暴中的PM 10浓度是PM2.5的8倍左右，是平时的4倍左右，所以可以推断出本次沙尘主要影响为PM 10较大颗粒物。但在风暴开始进入到北京之后，PM 10浓度逐渐由最大开始出现下降趋势，分析原因主要是因为风速变小所造成的，在空中悬浮的砂尘颗粒因为风速影响而开始发生沉降状况，进而造成近地面颗粒物浓度变大问题。在强沙尘暴时段以外，PM 10浓度和能见度之间并没有明确关联，但其与PM2.5呈现出反性变化状态，表明能见度和沙尘中小颗粒物有着密切关联。

2.2 要素变化分析 通过对此次沙尘暴全过程要素脉动变化的分析，得出以下结论:①沙尘暴的入境过程，伴随着夜间温湿由低温高湿向高温低湿进行转化的状况，进而在高温低湿状态下，为沙尘暴发展创造出了有利环境；②沙尘暴来临前后的风速以及风向变化相对较为明显，对沙尘暴强度与到来形成了有效预警作用，风向由西南转变为沙源来向西北方向，风速也提升到了原来的三倍，使扬沙现象发生具备了可行性；③与风速变化相比，气压变化产生更早，每一次的气压波动都会对风速产生影响；④沙尘暴产生之后，PM2.5以及PM 10浓度呈现出明显增长的状况，风速越小其浓度值越大。同时，PM2.5浓度和能见度呈现为反比例关系，而与PM 10的关联相对较小，表明沙尘中的PM2.5细粒子会对能见度产生直接影响。

3 结束语

鉴于沙尘暴的危害，学者需要进一步加大对沙尘暴天气要素变化情况的研究力度。要通过对沙尘暴实际案例全过程的详细分析，明确温湿度以及风速等具体变化情况，掌握沙尘暴产生以及变化规律，从而掌握各项影响因素，以便制定出针对性沙尘暴应对方案，不断提高我国沙尘暴治理能力与水平，进而为地区环境优化与改善提供更大的助力。