茫崖一次大风和沙尘暴天气过程分析

赵小红 吉秀娟 袁世龙 蔡琪 欧天宇

摘要 对2023年4月3—4日出现在茫崖的一次大风沙尘天气过程进行了分析。分析表明，此次过程大风、沙尘暴天气具有显著的日变化，上午发展，下午至傍晚最强，入夜减弱。茫崖市地处青海省西北边陲，柴达木盆地西缘，属于典型的高原大陆性气候，地势西北高东南低，这种特殊的地形受狭管效应影响，使地面风速加强。500 hPa茫崖受新疆低涡底部偏西气流的控制，高空有大的位势梯度及强的冷平流；层结不稳定导致高空动量下传，等温线密集，温度梯度大、风速强；地面冷锋、变压风加快了地面风速；在强风的动力条件下，加之本地及上游的良好的沙源条件，为沙尘暴发生提供了较好的条件。

关键词 茫崖；大风；沙尘暴；新疆低涡；热低压

中图分类号：P425.5+5 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）12–0-03

Analysis of A Strong Wind and Sandstorm Weather Process in Mangya

Zhao Xiao-hong et al（Mangya Meteorological Bureau， Mangya， Qinghai 816400）

Abstract This article analyzes a strong wind and dust weather process that occurred on Mangya from April 3～4， 2023. Analysis shows that the process of strong winds and sandstorms has significant diurnal variations， developing in the morning， strongest from afternoon to evening， and weakening at night. Mangya City was located in the northwest border of Qinghai Province， on the western edge of the Qaidam Basin， and belongs to a typical plateau continental climate. The terrain was high in the northwest and low in the southeast. This special terrain was affected by the narrow tube effect， which strengthens the ground wind speed. The 500hPa Mangya is controlled by the westward airflow at the bottom of the Xinjiang vortex， with a large potential gradient and strong cold advection in the high altitude; Unstable stratification leads to the downward transfer of high-altitude momentum， dense isotherms， large temperature gradients， and strong wind speeds; The ground cold front and variable pressure wind strengthen the ground wind speed; Under the dynamic conditions of strong winds， coupled with favorable local and upstream sand source conditions， favorable conditions are provided for the occurrence of sandstorms.

Key words Mangya; Strong winds; Sandstorm; Xinjiang vortex; Hot low-pressure

大風是指瞬时风速达到或超过17.0 m/s（或目测估计风力达到或超过8级）的风。沙尘暴天气是指强风将地面大量沙尘吹起或被高空气流带到下游地区导致空气混浊，水平能见度小于1 km的天气现象。能见度介于1～10 km之间的天气现象。沙尘暴的发生一般需要具备2个条件：一是足够强的风力；二是丰富的沙源。茫崖市地处青海省西北边陲，柴达木盆地西缘，年降水量在

50 mm以下，地处戈壁带，植被稀疏土质干燥疏松，加之上游沙源充足，易发生大风、沙尘暴天气。

1 数据来源与方法

在研究过程中，选用常规地面观测站逐1 h地面观测数据，每日2次的常规探空观测资料等气象观测数据，利用天气学原理和统计分析方法分析此次大风沙尘天气过程。

2 天气实况及气象服务

2023年4月3日16：00—4日20：00茫崖市出现大范围大风沙尘天气，大风出现时间在4日午后至夜间，过程期间伴有强沙尘暴天气的发生。3日16：00茫崖镇出现大风天气，小时极大风速达29.0 m/s；4日13：07茫崖站能见度开始下降，至17：07能见度出现本站最小值为170 m；4日13：39冷湖镇出现浮尘天气，本站最小能见度为5 917 m。此次过程茫崖市共计11个测站出现大风天气，最大风速出现在茫崖镇，小时极大风速达29.0 m/s。

据了解，此次大风沙尘暴天气对车辆安全通行及冷湖赛什腾山天文台址项目建设施工产生了一定的影响，但没有发生灾害。从茫崖站地面单站要素值分析，4日11：00～18：00气压持续下降，13：00出现强沙尘暴天气，出现先增温后降温的现象，至22：00气温下降至-4.7 ℃，期间气压、气温、相对湿度、能见度明显下降（图1）。

3 大气环流形势分析

3.1 高空环流形势

从3日20：00 500 hPa高空来看（图2a），新疆低涡位于天山东部，低涡中心配合-32 ℃的冷中心，冷平流下滑影响南疆盆地、青海省大部。随着新疆低涡东移南压，且高空槽区狭窄深厚。至4日08：00（图2b），低涡移至茫崖北部，茫崖受到低涡底部偏西气流的控制，500 hPa风速超过27 m/s，且等压线密集，气压梯度大。根据风压公式，风速与气压梯度有关系，气压梯度越大，则风速越大[1]。分析此次大风过程，大风出现前的高空环流形势可以看出：茫崖上空有4根等高线，位势梯度大，这种形势下易出现大风天气。

3日20：00 700 hPa来看（图3a），新疆北部等温线密集，有强冷平流，茫崖南部有热低压存在[2]。至4日08：00茫崖依旧受偏西气流控制（图3b），风速超过12 m/s，200 hPa存在一条偏西急流影响茫崖地区，高层动量下传易使中低层和地面风速加大。因此，此次大风过程是由于新疆低涡东移南压，强的偏西气流诱导冷空气南下，提供了有利于出现大风的环流背景。而大风是出现沙尘暴的重要动力条件。

3.2 地面影响系统

此次大风沙尘天气过程主要是地面冷锋过境后造成的。冷高压中心位于蒙古高原，冷高压受其东侧发展的低压系统阻挡影响，在原地维持时间较长，4日08：00中心气压值1 052.5 hPa，冷空气主要沿西北路径入侵柴达木盆地[3]。

13：00地面冷锋进入茫崖境内，冷锋后正变压+0.5 hPa。随着冷高压东移南压，冷锋后部上空的冷平流使锋面近地面层出现较大的正变压中心，变压风也加快了地面风速，受地面冷锋过境和变压梯度风的共同影响，茫崖市出现大范围的大风天气。

3.3 地形影响

柴达木盆地地处青海省西北部，属于高原性大陆气候，是青海省大风沙尘暴的多发区。柴达木盆地海拔为2 600～3 400 m，地势从西北向东南倾斜收缩。这种特殊的地形受狭管效应影响，茫崖受到下坡风加强影响（位能转变为动能），极易出现大风天气。此次大风过程，茫崖镇最早出现大风，且持续时间最长。

3.4 层结不稳定

4日08：00茫崖探空廓线显示（图4a），700～500 hPa高度层为西北风，400～300 hPa高度层转为偏西风，风向随高度的上升做逆时针旋转，温度平流为冷平流，空气有下沉运动。从20：00探空图来看（图4b），700～500 hPa整层风速相比08：00上升，配合高空冷平流高空动量下传明显，有利于出现地面大风[4]。

4 沙尘暴成因分析

4.1 动力条件

持续时间较长的区域性强风（大部分区域站瞬时风速达到或超过17 m/s）是形成沙尘暴必不可少的动力条件。此次过程沙尘暴前，茫崖镇地面风为9级左右，持续时间较长，为沙尘暴的出现提供了明显的动力条件。

4.2 热力条件

茫崖高空冷平流较强，尤其是西路冷空气上空无论风向和等温线夹角还是风速都较大，因此冷平流强度较大。在此次过程中，受锋前暖低压的叠加影响，3日20：00热低压已经形成。高空较强的冷平流叠加在低层柴达木热低压上，导致层结不稳定加强，低层湍流活动加强，而湍流活动促使地面干燥的地表颗粒物离开地表，有利于起沙[5]。

4.3 沙源条件及气候背景

沙尘暴的发生除了动力和热力条件，还需要较为广阔而平坦的沙源条件。柴达木盆地发生的沙尘暴天气的沙源主要为本地沙源和上游的沙源[6]。本地沙源主要是柴达木盆地为广阔的戈壁，尤其茫崖地区年降水量不足50 mm，多为戈壁和荒漠，是该地区发生沙尘暴天气的内源。外源是上游的沙源，主要是南疆的塔克拉玛干沙漠及其东北部的库姆塔格沙漠。此外，春季柴达木盆地下垫面植被覆盖差，加之冬季冻土地表部分解冻，土质疏松，是一年中最易起沙的季节。此次沙尘暴过程前期10 d茫崖地区无降水，提高地面干燥度，也有利于沙尘暴天气的发生。

5 大风与沙尘暴的危害

5.1 大风的危害

一是破坏建筑物和设施。强烈的大风可以拔起树木，损坏房屋和其他建筑物。尤其是在地区抗风能力不足的地方，大风可能导致房屋倒塌，严重威胁人们的生命和财产安全。二是交通受阻。大风会造成交通运输困难，尤其是对高速公路、铁路和航空等交通方式的影响最显著。大风可能使车辆和火车失去平衡，造成事故。同时，航空公司也会取消或延误航班，给旅客的行程带来不便。三是电力中断。大风可能导致电力线路断裂或电线杆倒塌，造成供电故障，会导致停电，给人们生活和工作带来不便。尤其是在夏季高温时期，停电会给人们的生活带来不适。四是火灾风险增加。大风往往伴随干燥和低湿度的天气条件，在此情况下，若发生火灾，火势会迅速蔓延，造成更大的破坏。此外，大风还会扩散火势，增加火场的扑救难度和风险。

5.2 沙尘暴的危害

一是健康问题。沙尘暴中悬浮的尘埃颗粒物含有各种有害物质和微生物，当人们吸入肺部时，会引起呼吸系统疾病，如哮喘、支气管炎等。长期暴露在沙尘暴环境中，還可能引发肺结核和肺癌等疾病。二是降低能见度：沙尘暴产生的大量尘埃会减弱空气中的可见光强度，造成能见度下降。这对于驾驶员来说非常危险，因为能见度下降会增加交通事故的发生概率。三是破坏农作物和土壤。沙尘暴中的尘埃会严重破坏农作物，尤其是对嫩叶和果实的伤害较大。此外，沙尘暴还会破坏土壤结构，导致土壤侵蚀和退化，影响农田的可持续利用。四是气候变化。沙尘暴尘埃中含有大量的颗粒物，这些颗粒物对太阳辐射有吸收和反射的作用，从而影响地表的能量平衡。此外，沙尘暴还可以输送至远离源地的地区，影响全球气候变化。

6 结论

（1）此次春季大风沙尘暴天气过程影响范围广，持续时间长，强度较大，且大风和沙尘暴均为午后强夜晚弱。

（2）大风和沙尘暴的成因主要是新疆低涡东移南压且维持时间较长，高空大的位势梯度及强的冷平流，有利于出现地面大风；层结不稳定导致高空动量下传，风向与等温线夹角大，温度梯度大、风速大；地面冷锋、变压风加快了地面风速。此外，茫崖地处盆地下坡风区，受狭管效应影响，加快了地面风速；在强风的动力条件下，高空冷平流叠加在柴达木地面热低压上，增加层结不稳定性，起沙条件好；盆地沙源条件好，前期无降水，春季下垫面干燥，提供了较好的沙尘暴发生条件。

（3）大风和沙尘暴不仅给人们的生活和工作带来不便，还可能严重危害健康、交通、农业和环境等方面。因此，需要加强对大风和沙尘暴的监测和预警，及时采取相应的措施应对天气现象的影响。

参考文献

[1] 安婷婷，郭萍萍，丁凡，等.河西走廊一次大风沙尘天气诊断分析[J].甘肃科技，2020，36（22）：28-30，43.

[2] 钱莉，杨金虎，杨晓玲，等.河西走廊东部“2008·5·2”强沙尘暴成因分析[J].高原气象，2010，29（3）：719-725.

[3] 李健，田庆明，陈丽娜.甘肃酒泉一次大风强沙尘暴过程的天气学诊断分析[J].安徽农学通报，2018，24（13）：131-133.

[4] 韩廷芳，成丰，石秀云，等.2017年6月18日大风沙尘暴天气过程分析[J].青海科技，2019，26（3）：61-67.

[5] 黄桂玲，王晓雍.青海门源一次大风沙尘暴天气过程成因[J].青海科技，2019， 26（6）：95-98.

[6] 张泽瑾，张一星，高莹云，等.2019年5月11日宁夏大风沙尘天气过程分析[J].农业科技与信息，2022（6）：40-44，48.