乌鲁木齐地区一次强沙尘天气过程分析

利用环境监测资料、常规气象资料、高低空环流形势数据和卫星遥感图像资料,对2004年4月19日造成乌鲁木齐地区强沙尘天气的天气背景进行了系统的分析。结果表明,此次天气过程在北疆沿天山88°E一带产生了严重风沙灾害。乌鲁木齐市可吸入颗粒物浓度从沙尘天气前的0.79mg/m3猛增到沙尘天气发生时的10.0mg/m3,API指数为500,属于重度污染。沙尘天气发生前后,乌鲁木齐市温度、气压、风速以及能见度发生了显著的变化。其中,风速>17m/s的大风持续时间较长,能见度降到了很低的水平,乌鲁木齐以外的地区能见度甚至降到了强沙尘暴能见度级别;由卫星云图、高低空环流形势分析和物理量分析可以得出,造成2004年4月19日强沙尘天气的主要原因是冷锋过境。锋前的抬升作用和高低空散度场的配置是沙尘天气的启发因素,而持续时间较强的锋后西北风是产生此次强沙尘天气的主要动力。     

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

本文选取2012年4月27-28日影响北京的一次沙尘天气过程进行分析,发现在本次过程中,沙源地区的沙尘暴主要发生在地面冷锋和500 hPa槽后,在近地层强烈的感热加热与中低层冷平流的共同作用下,形成了不稳定层结及深厚的混合层,最高可达600 hPa,是沙尘天气能够影响下游地区的重要条件。本文还通过分析等熵混合层厚度变化及其平流过程来追踪沙尘天气的输送路径和定位沉降地,发现本次过程有两种传输路径,一种是沿辽宁北部向东而后转向东北方向,主要沿等熵混合层平流向下游移动,之后随着等熵混合层的接地沉降到近地层,该路径影响高度较高;另一种是沿辽宁南部向东南方向移动,混合层平流较清楚,但沉降时与东北路径明显不同,在辽东半岛东部地面辐散气流及下沉运动的作用下发生沉降,并随冷锋后冷高压南侧的东风回流向西输送影响北京地区。另外,由于混合层之上的稳定层明显下压,使沙尘输送高度偏低。运用HYSPLIT模式模拟的前、后向轨迹证实了上述两种输送路径,表明北京的扬沙天气是由东风回流造成的。     

2015年春季华北黄淮等地一次沙尘天气过程分析

利用常规气象观测资料、环境观测资料和ECMWF预报模式、CUACE/dust沙尘模式等资料和预报结果,对2015年3月27—30日华北、黄淮等地沙尘天气过程的天气形势、形成原因和模式预报等结果进行了分析,结果表明：此次沙尘天气过程由东北气旋快速变化引起的冷空气南下造成了华北、黄淮等地的沙尘天气,而后活跃的暖空气盛行一支南风把沙尘又携带返回传输至华北、黄淮一带地区;预报员对这种天气形势的快速变化预计不够充分,加之数值模式对正北路径的漏报,致使对28日的华北、黄淮等地大面积沙尘强度及区域预报偏弱,而后预报员和模式也没有充分考虑南风造成的沙尘从南向北回流传输情况的影响,特别是霾天气的同步发展更容易造成对沙尘天气的忽略,所以春季应通过PM10和PM2.5浓度的同时检测来辨识沙尘、霾和混合型天气,通过首要污染物是否为PM10来判断主要污染类型。     

一次沙尘暴天气及沙尘输送过程的数值模拟

动用ＭＭ４中尺度动力学模式结合沙尘气溶胶传输模式。模拟分析了１９９２年４月２２日发生的一次沙尘暴天气及沙尘输送过程。     

2017年5月长三角地区一次沙尘重污染天气成因分析

利用地面污染物监测数据、常规气象数据,ECMWF再分析数据以及L-波段无线电探空数据,并结合后向轨迹模型,对2017年5月长三角地区的一次沙尘重污染天气过程进行成因分析。结果表明:此次沙尘重污染过程是天气系统、地面及边界层气象条件共同作用的结果。东亚大槽东移、冷空气南下并配合地面高压的发展使河西走廊、宁夏大部、内蒙古西部出现沙尘天气,为后期长三角地区沙尘的输送提供了沙源; 850 h Pa上较大的风速为上游沙尘源区向下游长三角地区输送提供了通道;高压中心的下沉运动和白天增强的热对流活动使得高层沙尘影响地面具备了足够的动力条件;当沙尘抵达长三角上游地区后,不断减弱的冷空气和趋于静稳的近地面形势不利于污染物扩散,加剧了此次污染过程。     

西北地区一次沙尘天气的数值诊断分析

利用实况资料和WRF模式预报场.对2006年4月9～11日西北地区一次大范围沙尘天气进行动力诊断及数值模拟分析.结果表明;此次过程属于蒙古冷槽型,地面强冷空气的爆发直接导致了沙尘天气的发生,沙尘发生在冷锋后及锋面过境时;高空急流的发展、移动对沙尘天气有预示作用;沙尘发生区次级环流在过程发展中有明显变化,下沉气流和上升气流并存;有利的散度场促进了上升及下沉运动的加强;涡度场的变化影响蒙古气旋,对沙尘天气的发生发展有指示意义;稳定的大气层结和近地层较大的垂直风切变是两个特征;WRF模式对此次沙尘天气有较好的模拟能力.     

典型沙尘天气过程近地层气象要素演变特征

选取2009年3月至2010年3月期间观测到的3次典型沙尘天气过程,利用大同国家基准气候站的20m气象梯度塔的风速、气温、相对湿度的观测资料,PM10质量浓度资料以及能见度的部分观测资料,分析了近地层气象要素和PM10质量浓度的演变特征。结果表明:风速在沙尘暴、扬沙的发生、发展过程中均较大,浮尘较小。3种沙尘天气条件下,1m、2m、4m、10m高度与20m高度的风速比大致在0.48~0.84和0.41~0.79范围内,局地扬沙过程中近地层风速梯度较大。在浮尘天气过程中,观测到的近地层气温变率与同一季节的昼夜气温变率有较明显差别,反映了沙尘气溶胶的辐射强迫对局地温度变化速率的影响。在沙尘天气过程中,还观测到相对湿度与气温之间的反常变化,反映了来自于沙漠地区干燥气团的可能影响。总体上,沙尘暴、扬沙、浮尘天气条件下的PM10平均质量浓度水平存在依次递减的趋势,但是沙尘天气的PM10平均质量浓度水平并不唯一与风速大小有关,尤其是在沙尘天气持续发展的后期,随着近地面沙尘颗粒尺度谱性质的改变,PM10质量浓度会出现下降,导致能见度、风速变化与PM10质量浓度变化趋势不相一致。     

PM10在沙尘天气观测分级中的应用

文章利用内蒙古自治区额济纳旗、乌中旗（海流图）、东胜、锡林浩特、朱日和、通辽6站2004-2006年3—5月及2007年3、4月地面气象常规沙尘观测记录,以及与其相对应的PM10自动监测仪逐日5min资料和器测能见度观测的额济纳旗、朱日和、乌中旗、锡林浩特4站对应浮尘、扬沙、沙尘暴日逐日5min一次的能见度数据（世界时）,分析了PM10与水平能见度之间的关系;统计分析了沙尘天气发生时PM10的浓度分布特征;得出了利用PM10进行扬沙、沙尘暴天气观测分级的界限。     

大同地区典型沙尘天气过程近地层气象要素演变特征的对比分析

利用2009年3月-2010年3月大同国家基准气候站20m气象梯度塔的风向、风速、气温、相对湿度的观测资料及PM10质量浓度数据、气溶胶散射系数数据,分析大同地区典型沙尘天气过程近地层气象要素演变特征。结果表明,风速在沙尘暴、扬沙的发生、发展过程中均较大,浮尘较小。气温在沙尘暴期间受冷空气的影响迅速减小,而在扬沙和浮尘天气条件下温度的变化主要取决于长短波辐射的强弱和沙尘气溶胶的辐射强迫。相对湿度在沙尘暴期间基本上呈递增态势,结束后比发生前相对湿度增大,在扬沙和浮尘天气条件下,相对湿度与温度完全呈现出反相关关系,且相对湿度均较小。PM10质量浓度在沙尘暴、扬沙、浮尘天气条件下依次递减。沙尘暴期间气溶胶散射系数明显增大。     

兰州春季沙尘过程PM10输送路径及其潜在源区

将2001-2008年分为沙尘天气相对多年和相对少年,计算兰州市春季逐日4个时次的4d气团后向轨迹。通过聚类分析得到春季到达兰州市区的主要气团轨迹组,结合可吸入颗粒物PM10日均质量浓度资料,通过计算潜在源贡献因子PSCF（potential source contribution function）和浓度权重轨迹CWT（concentration-weighted trajectory）,得到影响兰州市春季PMlo质量浓度的潜在源区以及不同源区对兰州市春季PM10质量浓度贡献的差异。结果表明,在沙尘天气相对多年,西路径和西北路径发生比例最高,分别占总轨迹的33％和19．4％,其中有50％以上为污染轨迹,是造成兰州市春季高质量浓度PM10污染的主要输送路径。沙尘天气相对少年的主要输送路径是西路径,其次是北路径,分别占23．6％和18％。影响兰州市春季大气PM10质量浓度的潜在源区分布在新疆塔里木盆地、吐鲁番盆地、青海柴达木盆地、甘肃河西走廊、内蒙古中部和西部的沙漠戈壁地区。     

2021年和2022年春季中国北方地区沙尘气象因素和沙源地条件异同

2021年春季中国北方地区共出现了4次沙尘暴或强沙尘暴,2022年同期仅出现1次沙尘暴。基于2015—2022年空气质量和多源气象数据,利用Lamb-Jenkinson分型法与Mann-Whitney U检验法开展了2021年和2022年春季沙尘源地条件和气象因素异同分析,得到以下结论：中国北方沙尘天气多发型分为NW-N型(气旋型)和E-NE型(高压型),NW-N型造成的PM₁₀极值更高、高浓度范围更广。气象因素而言,2022年春季有利于沙尘的天气型活动更频繁,与2021年春季沙尘日PM₁₀浓度差异主要集中在NW-N型,两段时期NW-N型活动频数、气旋强度接近,有利于沙尘天气的动力抬升条件接近。从沙源地条件而言,2021年前冬蒙古沙源地土壤温度“前冷后暖”导致融雪等水量峰值早至,加之大面积降水负距平且3月蒙古沙源地气旋偏强,干燥、稀松的沙源致使春季沙尘多发;2022年前冬蒙古沙源地土壤气温“前暖后冷”导致融雪期等水量、土壤含水量峰值晚至,深厚湿润的土壤条件不利于起沙。故蒙古沙源地条件差异是两个时期沙尘差异显著的主要原因。     

一次中尺度对流风暴造成的内蒙古局地沙尘天气过程分析

利用气象信息综合分析处理系统（MICAPS）分析资料、NECP再分析资料、自动站观测资料、卫星红外云图、天气雷达资料等,对2018年初夏内蒙古锡林郭勒盟地区出现的一次典型局地沙尘天气过程进行了分析。结果表明：此次沙尘天气主要在高空冷涡环流背景下,由低层切变触发的强对流风暴造成,发生在强对流风暴的下沉气流中。沙尘发生时,地面气压从995.2 hPa跃升至1000.4 hPa,气温下降,风向从东北风（31°）突变为西北风（343°）。从天气形势看,在上冷下暖不稳定的大气层结状态下,对流云团发展旺盛,外流边界的强下沉气流促使地面形成大风,为此次短时沙尘天气提供了较好的动力条件。局地沙尘发生前,动力、热力条件有利于强对流天气的发生发展,高低层的辐散辐合、较强的上升运动及干燥的中层大气和下垫面,是局地沙尘天气产生的主要原因。     

2010年辽宁一次沙尘天气过程的气象因素及污染特征

利用常规气象观测资料以及环保监测数据,对2010年4月8日辽宁沙尘天气过程的高低空天气形势和主要气象要素进行探讨,并对沈阳地区的空气污染状况进行分析。结果表明：沙尘天气过程主要是受贝加尔湖地区东移冷空气和蒙古低压的共同影响,强大的蒙古气旋造成地面强变压导致地面风速加大,是形成沙尘天气的动力因子;沙尘天气来临前后,风速、能见度和湿度等发生急剧变化;在沙尘天气影响下,沈阳地区的PM10浓度迅速上升,而大风等有利的扩散条件,造成黑碳、气态污染物SO2和NO2浓度出现不同程度的下降。     

2010年辽宁一次沙尘天气过程的气象因素及污染特征

利用常规气象观测资料以及环保监测数据,对2010年4月8日辽宁沙尘天气过程的高低空天气形势和主要气象要素进行了探讨,并对沈阳地区的空气污染状况进行了分析。结果表明：沙尘天气过程主要是受贝加尔湖地区东移的冷空气和蒙古低压的共同影响,强大的蒙古气旋造成的地面强变压导致地面风速加大,是形成沙尘天气的动力因子;沙尘天气来临前后,风速、能见度、湿度等发生急剧变化;在沙尘天气影响下,沈阳地区的PM₁₀浓度迅速上升,而大风等有利的扩散条件,造成黑碳、气态污染物SO₂和NO₂浓度出现不同程度的下降。     

2012年3月大气环流和天气分析

2012年3月大气环流主要特征是:北半球极涡呈多极型分布,强度较常年同期略偏强;中高纬度环流呈4波型分布,中低纬地区南支槽略偏强,有利西南暖湿空气向我国的输送;西太平洋副热带高压强度偏弱。3月全国平均气温为3.5℃,比常年同期(3.8℃)略偏低0.3℃。全国平均降水量为31.4 mm,较常年同期(28.9 mm)偏多8.7%。月内我国出现了3次主要的冷空气过程,北方出现今年首次沙尘天气过程,南方持续低温阴雨天气。     

2004年北京市沙尘天气对空气质量影响的对比分析

北京市环保局近几年的空气质量监测报告表明：PMIO污染显著,一直居高不下,是最主要的污染物,全年中其占首要污染物的天数超过90％;SO2的污染趋势已经得到控制;NO2的污染状况改善相对较小,但整体呈现缓慢下降的趋势。通过对2004年春季北京市发生的3次沙尘天气过程的分析与比较,结合北京市3月份的空气污染物浓度（或指数）的变化情况,总结了沙尘天气对空气质量的影响情况,为今后北京地区沙尘天气的空气质量预报提供参考。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘气溶胶对低层大气的加热效应

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2006年8月1日-2007年7月31日近地层80 m铁塔逐时温度、辐射和5 minPM10浓度、黑碳(BC)质量浓度、散射系数等数据,结合地面常规气象数据筛选出四季沙尘过程,剔除云的影响,以每次沙尘过程的晴空为大气背景值,分析沙尘气溶胶对低层大气的加热效应.结果表明,沙漠腹地沙尘过程对低层大气日平均温度有显著的增温效应,扬沙在冬、春季最剧烈,日平均温度分别高出晴空3.4和3.8℃,沙尘暴其次,浮尘最小.沙尘过程显著地增大了大气逆辐射量,沙尘暴日平均为晴空的1.24倍,扬沙为晴空的1.21倍.沙尘影响低层大气温度梯度分布,显著缩短了大气的逆温时间,减弱了逆温强度.沙尘过程对低层大气增温的原因,春季是大粒子浓度的显著增大,冬季是吸收性粒子的增多,而夏、秋季则为小粒子浓度的增大和散射系数的增大.低层大气温度梯度在扬沙天气随PM10的增加而减小,主要由低层10m以下大气温度变化引起;浮尘天气主要与小粒子浓度关系密切,其影响高度最大,春、夏季可以达全层80 m,秋、冬季也可超过32 m;沙尘暴一致性较差,除秋季外,均由2 m以内温度变化所致.     

河西走廊一次区域性大风强沙尘暴天气诊断

应用常规和自动加密站观测资料,对2009年4月29日发生在河西走廊的一次区域性强沙尘暴天气过程,从天气学成因、物理量要素等方面进行了诊断分析.结果表明:这是一次冷锋后大风引发的沙尘暴;沙尘暴发生在强气压梯度区;地面气象要素对冷锋过境及沙尘暴爆发有强烈反应,可以在沙尘暴预报中作为一个参考依据;沙尘暴爆发区低层辐合,高层辐散,有明显的上升运动;锋生函数和螺旋度对沙尘暴爆发区有较好的指示意义.