天津市滨海新区沙尘天气简析

任志军，李 智

(天津市滨海新区气象局 天津 300457)

0 引言

2021年3 月份天津市滨海新区发生了2次沙尘天气，沉寂了多年的沙尘暴又开始活跃起来，扬沙和沙尘暴均是强风吹起沙、尘等颗粒物使能见度降低的天气现象，因而把它们统称为沙尘天气。当有效水平能见度小于1.0km时，称之为沙尘暴；有效水平能见度在1.0～10.0km时，称之为扬沙。沙尘暴天气属于强灾害性天气，可造成房屋倒塌、交通供电受阻或中断、火灾、人蓄伤亡等，同时污染自然环境，破坏作物生长，给经济建设和人民生命财产安全造成严重的损失和极大的危害。例如2021年3月15日的沙尘暴就导致蒙古国多人死亡失踪。沙尘暴危害主要体现在生态环境恶化、人民生产生活受影响、生命财产受损失、交通安全难以保障等方面。目前，关于北方沙尘天气的研究不多，主要有张亚妮等[1]对影响北京的一例沙尘天气过程的起沙沉降及输送路径分析；张海霞等[2]对冀南地区一次强对流型强沙尘暴成因分析；张海霞等[3]对强沙尘暴天气形成机制个例分析。天津市滨海新区东临渤海，并且有着特殊的经济地位，因此了解该地区沙尘天气发生状况，有利于更好地保障人民生活财产安全。

1 沙尘天气的成因和物理机制

沙尘天气成因：有利于产生大风或强风的天气形势，有利的沙、尘源分布和有利的空气不稳定条件是沙尘形成的主要原因。强风是沙尘暴产生的动力，沙、尘源是沙尘暴的物质基础，不稳定的热力条件利于风力加大、强对流发展，从而夹带更多的沙尘，并卷扬得更高。

除此之外，据相关资料报道，从20世纪80年代开始，全球就进入了2000多年来最热的时期，全球气温增暖，温度显著升高，干旱少雨，地表蒸发加大，土壤干燥，是沙尘暴形成的特殊的天气气候背景；地面冷锋前对流单体发展成云团或飑线是有利于沙尘暴发展并加强的中小尺度系统；有利于风速加大的地形条件即狭管作用，滨海新区北部是狭长平坦的东北平原，它的两侧被大兴安岭和纵贯南北的长白山脉相夹，一直延伸至渤海北部，纵观此地形大致为一狭长的管状，一旦有东移而来的冷空气在长白山脉受阻，就折向沿东北平原南下侵入渤海，所造成的东北大风往往比相同强度的西北路径的大风风速要大，这就是狭管效应。以上3个方面也同样是沙尘天气形成的有利条件之一。

沙尘形成的物理机制：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。

2 时间分布规律

2.1 天津市滨海新区沙尘暴次数的季节变化

从图1可看出，滨海新区3～5月出现的沙尘暴次数占总次数的66.6%，沙尘暴多出现在春季。

2.2 滨海新区沙尘暴年总次数变化

从图2可看出，滨海新区除了在1993、1994年出现的沙尘暴次数较多外，其他年份均较少，尤其是2002年以后没有沙尘暴。

2.3 滨海新区扬沙年总次数变化

从图3可看出，滨海新区在1993、1994年出现的扬沙次数曾达到高峰，但在2002—2021年3月份之前滨海新区再没出现过沙尘暴，且扬沙出现的次数也很少，主要由气候原因造成。2021年沙尘天气频繁的原因一方面是因为前期蒙古国以及我国西北部气温明显偏高，降水较少，地表逐渐解冻，沙尘粒子容易起沙。春季干旱少雨是我国北方地区的一大气候特征，持续干暖的气候容易造成土质疏松。在频繁而强大的蒙古气旋影响下，空气对流发展和上下动能交换又让空气中极易带起沙尘粒子，因而容易形成沙尘。另一方面是因为蒙古国过度放牧，导致植被减少，土壤沙漠化严重。

3 来源及路径分析

影响滨海新区的沙尘天气源地可分为境外和境内2种：境外主要是蒙古国东南部戈壁荒漠区和哈萨克斯坦东部沙漠区；境内主要有内蒙古自治区东部、西部和新疆的塔克拉玛干沙漠和库尔班通古特沙漠，以及内蒙古中部和河北省北部的退化草场、荒地。

通过分析发现，冷空气的路径主要有3条。

东路：从蒙古国东中部南下，影响我国东北、内蒙古东部、中部和山西、河北及以南地区。

中路：从蒙古国中西部东南下，影响我国内蒙古

中西部、西北东部、华北中南部及以南地区。

西路：从蒙古国西部和哈萨克斯坦东北部东南移，影响新疆在内的西北、华北及以南地区。

通过表1发现，1983—2002年发生在滨海新区的沙尘暴，除了一次是东风，其他几乎全是西北大风，可见沙尘暴的发生与西来的强冷空气密不可分。

表1 滨海新区1983—2015年期间发生的沙尘暴时间及对应的最大风向风速表Tab.1 Sand-dust storm time and corresponding maximum wind direction and speed from 1983 to 2015 in Binhai New Area

4 结论

①滨海新区3～5月出现的沙尘暴次数占总次数的66.6%，沙尘暴多出现在春季。

②滨海新区在1993、1994年出现的扬沙次数曾达到高峰，但在2002—2021年3月份没出现过沙尘暴，主要是气候原因造成的。而2021年的沙尘天气如此频繁主要是蒙古国过度放牧，导致植被减少，土壤沙漠化严重；而且前期蒙古国以及我国西北部气温明显偏高，降水较少，蒙古气旋活动频繁，这些原因导致沙尘天气增加。