西北特殊地形与沙尘暴发生的关系探讨

应用西北地区沙尘暴多发区中心站和毗邻站1961-1999年沙尘暴日数、大风日数和降水资料, 参考相应地区的地形和地表覆盖资料, 结合卫星资料监测事实, 分析了沙尘暴中心站沙尘暴高发以及毗邻站沙尘暴发生较少的原因, 探讨了地形与沙尘暴发生的关系。结果表明: ①沙尘暴中心站沙尘暴高发是地表状况、大风和地形共同作用的结果, 而沙尘暴毗邻站沙尘暴较少的主要原因为沙源与大风不匹配; ②地形对沙尘暴发生有重要作用, 干燥的下垫面产生的热力不稳定和特殊地形产生的气流加速和抬升作用, 对局地沙尘暴的形成和强沙尘暴的触发有重要作用; ③大风和降水的配置对沙尘暴发生有一定影响, 大风日数多且降水较少的时段为沙尘暴的高发期, 随着雨季的到来, 沙尘暴日数明显下降; ④下垫面与沙尘暴发生关系密切, 戈壁地表不利于沙尘暴的发生, 植被覆盖度的增加对沙尘暴有明显的抑制作用。     

河西走廊最近一次强沙尘暴的调查分析

1996年5月29~31日在甘肃河西走廊又出现了一次强沙尘暴天气。从这次强沙尘暴和1993年"5·5"强沙尘暴的比较分析可知,春季在河西走廊周围易形成以沙漠为中心的高温低压区,与西西伯利亚向东南方向移动的高压冷气流形成明显的气压梯度,这就是大风的动力源。大风前期,在气温、压温比等方面有明显的预兆,由此可进行强沙尘暴的预测预报。     

一次区域性大风沙尘暴天气成因分析

应用基本观测资料和我国数值预报产品HLAFS资料,对2004年3月2日由西伯利亚冷槽东移南压并强烈发展,在河西走廊东部武威市形成的一次区域性大风、沙尘暴天气过程,从天气学成因、动力机制等方面进行了诊断分析。结果表明,强冷空气的卷入使西伯利亚冷槽强烈发展,为沙尘暴的发展提供了动力条件,而西伯利亚冷槽的垂直结构为沙尘暴提供了动量下传机制,地面冷锋后部形成的大风,为沙尘暴的形成创造了基本条件,在此基础上得出了西伯里亚冷槽的预报着眼点。     

新疆大风区沙尘暴气候特征分析

利用新疆大风区7个气象站点自建站至2009年的沙尘暴日数资料,分析了新疆三十里风区、百里风区及其周边地区沙尘暴气候变化特征.结果表明:(1)研究区域特别是典型大风区,系统性天气配合地形条件,常常形成很强的下坡风和狭管风,有风力强度大、持续时间长的特点,为沙尘暴的发生、发展提供了充分的动力条件.(2)新疆大风区20世纪5...     

西北地区大风日数的时空分布特征

利用选取的西北5省(区)以及内蒙古西部(110°E以西)分布均匀的127个气象站1960-2000年41a逐月大风出现日数资料, 分析研究了西北地区大风的空间、时间特征, 并具体分析了大风与沙尘暴的时空关系, 揭示了西北地区大风分布的一些新事实。西北大风天气可划分为较少区(年均大风日数小于10d)、较多区(年均大风日数10~50d)、多发区(年均大风日数50~100d)和频发区(年均大风日数大于100d)。西北地区大部分区域为大风较多区, 占总站数的614%, 大风频发区分布最小; 大风最频繁发生的地方在新疆西北部的阿拉山口, 年平均大风日数超过160d, 平均不到3d就有一次大风天气, 大风日数最少的地方是陕西北部延安, 平均每年发生大风天气的日数不到1d。大风日数空间分布与地形有很大关系, 两山之间的峡谷地带以及高山和青藏高原极易出现大风天气。西北地区多数台站近40a来大风呈减少趋势, 其中新疆西北部、甘肃河西走廊西部和陕西东部等地区减少最为明显, 大风增加的区域主要集中在新疆东北部到青海西部地区, 其代表站年均大风日数从20世纪60年代到80年代中期以后增加了近3倍, 达到190d。总体来讲, 西北地区大风天气最多的季节是春季, 以5月最多, 其次是夏季, 秋、冬季特别是秋季大风最少; 陕西、甘肃中南部夏季大风较多, 青海东南部则夏季最最少, 冬季大风更多一些。进一步分析表明, 西北地区大风频发区与沙尘暴频发区并不完全重合, 例如, 南疆是西北乃至我国沙尘暴最频发区之一, 但是南疆却是西北地区大风的较少区, 年大风日数远少于沙尘暴日数。同样是沙源丰富的沙漠地区, 也都是我国沙尘暴的主要频发区, 但是塔克拉玛干沙漠及其附近地区的沙尘暴日数远多于大风日数, 而巴丹吉林沙漠地区的大风日数却比沙尘暴日数明显偏多。最近40 a西北地区大风与沙尘暴发生次数随时间变化趋势一致, 基本呈线性减少特征, 这说明在下垫面状况不变或变化不大的情况下, 近年来沙尘暴次数减少可能主要是由于大风天气(沙尘暴驱动因子)减少而造成的。大风的时间变化可以决定沙尘暴随时间的变化。     

21世纪以来内蒙古沙尘暴特征及成因

利用2001—2015年气象资料,对21世纪以来内蒙古沙尘暴的时空分布特征、系统分型和动力成因进行了分析。结果表明：内蒙古沙尘暴主要发生在春季（以4月为最甚）,绝大部分区域性沙尘暴出现在冬半年;进入21世纪以来,沙尘暴呈波动减少趋势。内蒙古沙尘暴高发区沿着北部国境线呈西南—东北方向带状分布,有两个沙尘暴频发中心,分别位于巴丹吉林沙漠和浑善达克沙地。根据沙尘暴的发生区域与地面天气系统之间的动态位置关系,内蒙古沙尘暴可分为冷锋型、蒙古气旋型和其他型等3种类型,其中以冷锋型最为常见。在沙尘暴过程中,发生在深厚混合层中的干对流是起沙扬沙的主要因素,大风是形成大范围区域性沙尘暴的动力条件,高空急流的动量下传是形成大风的重要因素。     

阴山北部农牧交错带沙尘暴特性分析

以内蒙古自治区阴山北部农牧交错带30年(1971～2000年)气象资料为基础，运用随机统计理论。探讨阴山部沙尘暴、沙尘天气与降水量、地温、大风等因素的相关关系初步分析了内蒙古自治区阴山北部沙尘暴的成因与自然气候因素的相关关系。结果表明：干旱、地温快速回升与大风在时间上的一致性，是阴山北部农牧交错带发生沙尘暴的主要原因；每年4月到5月的平均降水量是年均降水量的11．2％，大风日数为全年的41．8％。这一时段地温的月平均上升幅度为8．5℃，而沙尘暴发生日数占全年的85．7％；同时沙尘暴的发生日数与大风日数呈正相关，与降水量呈负相关，与地温呈正相关。通过对上述内容的分析讨论，以期揭示沙尘暴的形成及其变化规律。     

河西走廊盛夏一次沙尘暴天气过程成因

为了研究夏季沙尘暴的发生发展规律、提高沙尘暴的预警准确率,利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和FY2C云图资料,对2013年7月30日河西走廊盛夏季节的大风沙尘暴天气过程成因进行分析。结果表明:(1)冷空气以阶梯槽形势分裂南下,为大风沙尘暴发展提供了对流不稳定的环境场条件;(2)近地面层强大气斜压性、地面鞍型场结构和气温日变化促使地面冷锋进入河西走廊后锋生,是造成这次沙尘暴的直接原因;(3)河西走廊中东部近地面的辐合上升气流与高空急流入口处右侧辐散抽吸作用叠加,触发了大风沙尘暴的爆发;(4)温度平流上冷下暖的垂直分布为沙尘暴的爆发提供了热力不稳定条件,存在对流有效位能大值中心,有利于沙尘粒子扬起,增大沙尘暴的强度;(5)沙尘暴出现时西风急流风速增大、高度降低,由急流中心向地面伸展的最大风速带将高空动量向下传播,北风前锋到达之处,沙尘暴爆发。另外,与春季特强沙尘暴天气相比,夏季沙尘暴的形成需要更大的启动风速、上升运动和热力不稳定条件。     

河西走廓最近一次强沙尘暴的调查分析

１９９６年５月２９－３１日在甘肃河西走廓又出现了一次强沙尘暴天气。从这次强沙尘暴和１９９３年“５．５”强沙尘暴的比较分析可知，春季在河西走廓周围易形成以沙漠为中心的高温低压区，与西西伯利亚向东南方向移植反高压冷气流形成明显的气压梯度，这就是大风的动力源。     

河西走廊东部沙尘暴预报方法研究

利用我国沙尘暴多发区, 甘肃省河西走廊东部民勤、凉州区等五站近50a的气象资料, 详细分析了河西东部沙尘暴频繁发生的气象因素, 应用近20a的天气资料, 结合近50a的典型个例做出沙尘暴的长期、中期、短期和短时预报预警系统。研究结果表明: 长期预报取决于冬春季气温、降水量和大风日数; 中期依靠使用国内外数值预报产品; 短期与大气环流条件、分型指标有关; 短时临近预报与高空大风形势、地面上游有无大风沙尘暴天气有关。     

春季大风沙尘天气的气候特征及预报系统——以甘肃临夏州为例

应用甘肃临夏州1955—2004年的常规气候资料,从地形、地貌、气候、环流特征等方面综合入手,全面系统地分析了临夏州大风沙尘的天气过程,气候学成因,在此基础上,探索新的预报思路和方法,建立了临夏州春季（3—5月）大风沙尘天气短期实时预报系统。该系统优于常规预报工具,为了有效保护临夏大气环境,减轻当地人民生命财产损失,提供了较为科学的预报依据。     

陕西一次强沙尘暴过程诊断与分析

2006年陕西共发生沙尘天气13次,其中4月11日的沙尘天气最为严重,危害最大,这也是陕西近10 a来最为严重的一次沙尘暴天气过程。这次沙尘天气带来一系列的天气演变过程,它持续时间虽然只有8~9 h,但覆盖面积大,影响范围广,全省70%~80%左右的区域都受到了影响。运用FY-2卫星红外云图及MICAPS2.0模式中的数值预报进行分析,发现红外云图呈现出异常状态,高低空形势配合较好,气压梯度、温度梯度密集,狂风突起等状况,试图揭示与解读沙尘天气在发生过程中某些气象因子的特征及其对沙尘天气的影响机理,为今后预报沙尘暴强度和发生区域提供一定的理论依据。     

京津风沙源区沙尘天气与风力、降水的时空相关性

京津风沙源区12个气象站点2000—2007年间沙尘天气及相关气象资料分析表明,该区沙尘天气时空变化很大程度取决于大风和降水的时空配合关系,其中大风和降水综合作用与沙尘天气的空间相关性（R2=0.960）、月际变化相关性（R2=0.995）尤为显著,年际变化相关性则由于京津风沙源治理工程对区内植被盖度的持续改善作用而受到影响,但相关系数仍较高（R2=0.864）。大风日数、降水量与沙尘天气日数之间显著的时空相关性表明,利用多因素统计方法获得的时空相关关系式对预测区内沙尘天气日数具有参考意义。     

新疆大风集中程度时空特征分析

基于2003—2017年新疆64个气象站点大风资料，以累积大风天数、连续大风天数、大风集中期和集中度为指标，探究该区大风天数的集中程度时空特征。研究表明：（1） 新疆年内大风天气主要集中在4~7月，连续大风天数主要以1~3 d为主。（2） 近15 a来，大风天气发生频率逐渐减少，频次越高递减幅度越大，但有趋向冬季、极端发展的趋势。（3） 空间尺度上，大风天气主要集中在北疆和东疆，而连续3 d以上大风天气主要集中在山谷地区。（4） 2003—2017年新疆地区年内大风天气分布总体在逐渐集中，集中期在逐渐提前。（5） 南疆和北疆西部以及东疆中东部年内大风天气分布较为分散，南疆南部和北部较为集中。（6） 南疆东南、北疆北部和东疆东北大风天气年内集中时段相对较早，南疆西北、东疆西部相对较迟。（7） 新疆地区大风集中度和集中期具有明显的聚集现象，高高聚集区域位于南疆南部和中部，低低聚集区域位于北疆和东疆的北部。     

2001年4月8日强沙尘暴天气的数值模拟研究

利用MM5中尺度气象模式对2001年4月7~9日发生在新疆南部、青海北部、甘肃大部、陕西北部、宁夏和内蒙古的大范围大风、强沙尘暴、寒潮和降雪天气过程进行模拟研究。结果表明:MM5中尺度模式能够模拟出这次天气过程的系统变化,小网格尺度的模拟结果较大网格更能够反映出系统的特征;在地形、地貌相对稳定的情况下,特殊的天气环流形势造成的强而持久的大风和激烈的中尺度垂直对流是这次天气过程的主要原因;从空中槽脊形式的配合、发展趋势,地貌、地形特征,地面大风,降温、降压等特征综合分析,提前24 h就能预示出这次大范围的大风、寒潮和沙尘天气的出现。这次过程的特殊之处是:整个模拟过程中模拟区域内在200 hPa以上有弱的层结不稳定状态出现,对流层中、低层层结稳定;沙尘暴发生区域的主要上升气流出现在上午。     

近51a山西大风与沙尘日数的时空分布及变化趋势

利用地面气象观测数据,以瞬时风速≥17.0m.s-1或风力≥8级的大风日数和沙尘天气发生日数为指标,分析了山西大风、沙尘天气的时空分布特征,沙尘天气的变化特点及趋势,并从现代气候变化、大气环流特征及大风日数变化等方面,初步探讨了沙尘天气日数变化的气候原因。分析结果表明,山西的沙尘暴、扬沙与大风日数具有同位相、一峰一谷的逐月变化特征,峰值均出现在4月,谷值均出现在8—9月。浮尘日数具有两峰两谷的逐月变化特征,主峰与主谷与大风出现的时间一致,次峰和次谷则分别出现在每年的12月和2月。大风日数的峰值分别是沙尘暴、扬沙日数峰值的8.39倍和2.31倍;大风日数的谷值分别是沙尘暴、扬沙日数谷值的83.3倍和18.98倍。沙尘暴、扬沙与大风日数均有北部多于南部的空间分布特征,浮尘则与大风相反具有南部多于北部的空间分布特征。山西的沙尘暴、扬沙总日数在20世纪90年代初期以后比50年代到70年代初期分别减少了84.9%和77.1%。多沙尘日数年大气环流的经向度较强,乌拉尔山高压脊偏强,东亚大槽位置偏西且加深,少沙尘日数年则相反。比较发现,沙尘暴、扬沙和大风日数的变化趋势有很好的一致性,线性相关系数分别达到0.80和0.82。这表明,山西沙尘暴和扬沙的变化趋势主要是随大风的变化而变化,高纬冷空气向南爆发的频数减少、势力偏弱、路径偏北导致山西风力条件的减弱是近51a沙尘暴、扬沙发生频数下降的主要原因。     

近45 a六盘水大风天气气候特征分析

 利用1961—2004年六盘水市各测站逐日风的观测资料,采用统计方法,对六盘水地区大风天气的分布情况、年际变化及大风发生日数的气候变化特征等进行了分析。结果表明,近45 a大风天气西南部最多,北部次之,东部最少;六盘水市一年四季均有大风天气出现,但大风天气的出现有着明显的季节性变化,春季出现频次最高,冬季次之,秋季最小;六盘水市各地大风天气主要出现在每年的2—5月,3月最多,4月次之,9月最少;大风天气20世纪60、70年代持续偏多,进入80年代后,大风日数持续偏少,在1980年附近急剧减少,从总的气候趋势看,大风天气总日数近45 a来呈下降趋势;年总大风日数在1980年附近存在突变现象,表现为日数的急剧减少。