河西走廊东部“2008.5.2”强沙尘暴成因分析

利用常规探测、地面加密观测、涡度相关系统、T213L19数值预报产品、以及FY-2c/2d红外卫星云图资料,对2008年5月2日河西走廊东部的大风强沙尘暴过程的成因进行了天气动力诊断和中尺度分析。结果表明:地面冷锋伴随的强风暴是产生强沙尘暴的主要原因。500 hPa阶梯形短波槽为沙尘暴的发展提供了大尺度环流背景,700 hPa变形场是大风沙尘暴的触发系统,地面热低压的发展加大了冷锋前后的气压和温度梯度,为对流发展提供了热力不稳定条件。高空急流入口区南侧的次级环流为深对流发展提供了深厚的垂直环流发展条件,是沙尘暴发生的基本动力;地面摩擦风引发的强动量通量为沙尘卷起提供了基本的动能。较强的不稳定层结为对流发展提供了位能转化为动能的基本条件。垂直螺旋度对沙尘暴的落区具有较好的指示意义。     

内蒙古中西部强和特强沙尘暴的气候学特征

使用1957－1996年40年内蒙古中西部74个地面测站沙尘暴观测资料，确定了不同范围强和特强沙尘暴标准，给出了强和特强沙尘暴过程的个例谱，对其地理分布、时间分布特征进行了详细的统计分析，结果表明：内蒙古中西部有三个强和特强沙尘暴多发中心；强和特强沙尘暴气代际变化、年际变化和日益变化显著，70年代和60年代次数最多，强度也最强，80年代开始减少，2000年，2001年又趋于增加，在一年内强和特强沙尘暴集中出现在春季的3－5月份，一天之中则主要出现在午后到傍晚，文中还对形成上述统计特征的气候学成因作了初步讨论。     

河西走廊一次强沙尘暴天气的螺旋度诊断

应用NCEP再分析资料计算了螺旋度,通过总螺旋度、螺旋度的水平和垂直分布特征对河西走廊一次区域性强沙尘暴天气进行了诊断分析。结果表明:沙尘区位于总螺旋度负值区或零线附近;沙尘暴爆发区水平螺旋度高层300 hPa为负螺旋度控制,低层700 hPa为正螺旋度控制;在沙尘暴发生时,高层负螺旋度中心有一个明显增大的过程,沙尘暴爆发区对应高空低层螺旋度强梯度区内;沙尘暴爆发区的垂直螺旋度分布特征是上负下正;螺旋度对沙尘暴爆发区有较好的指示意义。     

河西走廊夏季强沙尘暴数值模拟试验

影响我国的沙尘暴灾害性天气多发生在春季,很少在夏季发生。文章利用我国科学家自主研发的GRAPES-DAM沙尘气溶胶模式对2005年7月一次罕见的影响河西走廊地区的群发性强沙尘暴进行了数值模拟,对夏季小概率强沙尘暴灾害天气的可预报性进行了个例研究。试验结果表明:模式对此次过程的地面大风、沙尘暴的范围、移动等均能做出较好的模拟;对于夏季群发性强沙尘暴过程,基于数值预报方法的沙尘气溶胶模式在天气模式预报准确的条件下,可以对这种小概率事件做出有应用意义的预报结果。     

河西走廊东部“2018.3.19”强沙尘暴特征分析

利用常规气象观测资料和ECMWF数值预报产品初始场资料,对2018年3月19日河西走廊东部的大风强沙尘暴天气过程进行了分析。结果表明:500 hPa蒙古西部到新疆东部低槽是此次区域性大风沙尘暴发生的影响系统,700 hPa河西走廊东部变形场是大风沙尘暴的触发系统,午后气温日变化加大了地面冷锋前后的气压梯度和温度梯度,冷锋前后Δp3达8.3h Pa,造成冷锋移至河西走廊东部产生强烈锋生是沙尘暴爆发的直接原因;随着河西走廊东部上空高空西风急流风速增大、高度降低,风速为14 m·s~(-1)的强风速带伸展到地面,将高空动量向下传播,加之北风前锋到达之处,沙尘暴爆发;沙尘区低层辐合、高层辐散,以及无辐散层和-52.6×10~(-3)hPa·s~(-1)的强上升运动一致,有利于增大近地面沙尘浓度;V-3θ曲线显示强垂直风速切变和上干下湿的状态,为此次沙尘暴的发生发展提供了不稳定的环境条件;前期降水稀少,气温异常偏高的气候背景和边界层逆温层破坏,中低层干热及地面风速增大,为沙尘暴天气爆发提供了前期气候背景和不稳定及动力条件。     

河西走廊沙尘暴的时空变化特征与其环流背景

利用近50年来的气象台站观测资料和NCEP／NCAR再分析气候资料,分析了河西走廊沙尘暴频数的空间分布特征和时间变化规律以及有利于中国北方沙尘暴多发／少发的环流气候背景。结果表明：河西走廊沙尘暴的分布主要是沙漠边缘干旱化不稳定过渡带的产物,即在同样的大气条件下,下垫面条件决定沙尘暴的空间分布;河西走廊沙尘暴的时间分布主要与大风有关,在日变化、年变化、年际变化和年代际变化中都是如此,即在确定的下垫面条件下,大气(风)状况决定沙尘暴的时间变化;蒙古低(槽)、乌拉尔高(脊)的环流形势配置是沙尘暴过程中的典型背景条件,不仅在天气尺度是如此,在年际、年代际尺度也是如此;河西走廊沙尘暴的EOF分析表明,沙尘暴频数在20世纪末到本世纪初有一个明显的回升趋势,上升幅度已接近总下降幅度的四分之一至三分之一。     

河西走廊盛夏一次强沙尘暴天气综合分析

利用常规气象观测资料和NCEP／NCAR月平均再分析资料,对2003年7月20日甘肃河西走廊一次历史上少见的区域性夏季沙尘暴天气进行了分析。研究发现：高空小槽、切变线、热低压是引发夏季沙尘暴的主要天气系统。夏季沙尘暴发生过程中,各测站出现了气压跃升、风速猛增、气温下降、湿度增加等现象,但变化幅度小于春季。夏季沙尘暴云图特征表现为中小尺度云团,TBB≤-35℃的云团在一定程度上能够反映沙尘暴天气的变化。诊断分析表明,沙尘暴爆发前散度场呈低层辐合高层辐散状态,沙尘暴发生在最大垂直速度出现以后,同时水平螺旋度对夏季沙尘暴预报有较好的指示意义,螺旋度正值越大,沙尘暴越强。     

近50年河西走廊地区降水均值突变特征分析

利用1960-2009年河西走廊地区16个测站的年和季降水资料,在对该区降水量进行气候分区的基础上,采用墨西哥帽小波函数,对该区域各代表站年和季降水的均值突变特征进行了小波分析,揭示了河西走廊地区降水变化的多时间尺度突变特征。结果表明,河西走廊地区降水量在1968,1973,1982,1991及2005年左右发生了均值...     

河西走廊春季大风、沙尘暴的成因差异初探

通过对河西走廊1971～2000年3～5月大风和沙尘暴个例普查,运用相关法分析了河西走廊大风和沙尘暴天气在时间上的分布差异和沙尘暴与沙源地区前期降水的关系,同时对“起沙风”也作了初步探讨,结果表明：河西走廊地区在10min平均风速大于等于9m／s时,极易起沙;河西走廊的西部、中部、东部分别在南疆中东部、南疆东部内蒙西部河西西部、内蒙中西部出现5～8mm降水后5天才有可能出现沙尘暴。文中给出了河西走廊大风沙尘暴的几种典型环流形势及每一种环流形势可引发沙尘暴的预报着眼点。     

河西走廊东部冬季沙尘暴的典型个例及气候特征分析

应用1971—2016年河西走廊东部代表站的地面观测资料、NCEP 2.5°×2.5°月均地面至300 hPa高空资料,2006—2016年民勤逐日07和19时每隔10 m加密高空资料,分析了近45年河西走廊东部冬季沙尘暴天气的年际变化特征。同时选取2016年11月两次沙尘暴天气过程从天气学成因、物理量场及近地面边界层特征等方面进行了诊断分析。结果表明:近45年河西走廊东部冬季沙尘暴日数呈减少趋势,产生大风沙尘天气的主要原因不仅与大型冷暖空气强度及环流形势有关,还与冷锋过境时间、日变化、近地层风速和干湿程度关系密切。夜间至早晨近地面逆温厚且强,大气层结稳定,削弱沙暴强度,而午后到傍晚,逆温薄而弱,大气层结不稳定性强,加强了动量下传和风速,增强沙暴强度。近地层越干,风速越大,沙暴越强。     

河西走廊一次强沙尘暴过程的干侵入分析

使用NCEP(1°×1°)每天4次的再分析资料对2006年4月9~10日发生在甘肃省河西走廊的一次强沙尘暴天气进行了诊断分析。结果表明:这次强沙尘暴天气有明显的干侵入特征,对流层中高层高位势涡度,干空气在西北气流引导下,沿等熵面入侵到边界层;干侵入使对流层低层产生高位涡扰动、锋面气旋环流加强、低空急流形成、边界层辐合增强,从而引发了这次强沙尘暴天气。     

河西走廊“2010.4.24”黑风成因分析

利用常规探测资料和地面加密观测资料,对2010年4月24日河西走廊出现的区域性特强沙尘暴和民勤出现的黑风天气过程进行了天气动力学诊断和中尺度分析。结果表明,地面冷锋所伴随的强风暴是产生黑风的主要原因。乌拉尔山高压脊强烈发展,迫使极地强冷空气向南爆发是这次黑风产生的大尺度触发系统;700hPa河西走廊变形场的强斜压性既有...     

甘肃河西走廊春季强沙尘暴与低空急流

使用NCEP/NCAR全球再分析网格点资料(2.5°×2.5°纬度/经度)和我国区域性沙尘暴过程历史资料,分析了春季大气环流特征及低空急流与甘肃河西走廊春季强沙尘暴的关系。结果表明,在东亚中纬度高空维持纬向强急流锋区的情况下,极易造成甘肃河西走廊春季强沙尘暴的低空急流产生。揭示了沙尘暴形成的大尺度环流动力影响因子的事实,指出可将产生这种低空急流特征的西风带大型环流的调整过程,作为甘肃河西走廊春季强沙尘暴天气的预警信号,而低空急流的位置及强度又可作为沙尘暴强度及沙尘暴发生和影响区的预报指标。     

河西走廊一次夏季强沙尘暴的影响系统分析

使用NCEP再分析资料以及高空、地面观测资料和张掖CINRAD-CC天气雷达观测数据对2008年6月13日发生在河西走廊中部的一次强沙尘暴天气进行了连续监测和分析.结果表明:高空冷空气快速东移叠加到地面热低压之上形成对流不稳定,使得中尺度对流系统快速发展;T-LnP图上500～540 hPa干暖盖有利于对流层低层不稳定能量的存储和积累,干暖盖是强对流天气发生的重要征兆;沙尘暴发生前对流系统先从低层发展,然后迅速向中层发展;沙尘暴发生后中低层雷达回波减弱;中层回波开始增强,并向下发展,降水增大后,沙尘暴减弱消失;沙尘暴发生在紧邻强回波前面弱回波区域内;地面观测沙尘暴发生、发展、消亡时间与逆风区生消演变密切相关,沙尘天气发生在逆风区范围内,强沙尘暴天气发生在逆风区外层风速大值区的强辐合上升气流中.     

地形对沙尘暴的影响及敏感试验研究

在初步探讨地形影响沙尘扬升、传输、沉降等动力过程可能机制的基础上,利用沙尘数值预报模式对一次强沙尘暴过程进行了模拟研究,结果表明:沙尘暴形成阶段沙尘主要来源于阿尔泰—萨彦岭及以东地区,这部分沙尘主要向东扩展,该区域地形对其强度具有重要影响;内蒙古中西部、甘肃、宁夏等地的起沙主要在沙尘暴持续阶段产生影响,之后主要向南输送,青藏高原东侧地形绕流对其强度具有影响。地形影响可以使沙尘的扩展分为两种不同的方式,当上下游地形落差较小时形成整体推进式传输,此时沙尘位于对流层低层,没有上下沙尘层的分离;当上下游地形落差较大时形成分离式传输,沙尘位于对流层中层且在传输过程中沉降很弱,同时与地面附近的沙尘层分离。源于蒙古国、内蒙古等地的沙尘往往产生整体推进式传输;而产生于青藏高原的沙尘常形成分离式传输。     

NOAA卫星沙尘暴光谱特征分析及信息提取研究

通过对2000—2002年多次沙尘暴过程NOAA卫星AVHRR资料的分析,研究了沙尘、云、沙漠、戈壁、积雪、裸地、植被等不同目标物的光谱特性,发现沙尘暴在AVHRR-2中各通道均有不同程度的反映。1,2通道中沙尘的反射率较高(介于云和沙漠之间);4,5通道的亮温低于晴空地表高于云;在3通道中沙尘表现的很独特,其亮度温度为所有研究目标物中最高的,表明通道3包含较多的沙尘信息,AVHRR-3取代AVHRR-2后对监测沙尘有不利影响。在此基础上提出定量提取沙尘信息的两种沙尘判识指数,并利用沙尘判识指数成功地提取多次沙尘暴过程的沙尘信息。结果表明：利用多通道组合沙尘判识指数能够对沙尘信息进行有效提取。     

2002年我国沙尘暴的若干特征分析

利用2002年的地面观测资料和NCEP/NCAR的再分析资料对2002年3、4月沙尘暴发生频率以及相应的月和候的环流形势特征进行了分析。结果表明,东亚大槽发展和加深是造成该年沙尘暴偏北路径多的主要成因,并且是影响华北、东北甚至华中的一种主要环流形势。东北低涡维持期间生成的副冷锋次天气尺度系统,可以产生强局地沙尘暴。使用GMS-5的卫星观测资料的亮温数据,对沙尘暴在冷涡天气下的沙尘输送情况进行了分析。给出了沙尘暴在向下游输送沙尘时的空间分布,特别指出了在东北冷涡强烈发展的形势下,沙尘可以向东北方向输送,影响东北、远东,甚至更北的地区。     

中国春季沙尘暴的趋势变化及年代际变化

利用奇异谱分析等方法,对北疆等7个区春季1960—2000年的沙尘暴日数的趋势和周期进行了初步分析,结果表明：除北疆区未表现出明显的趋势外,南疆区等其它6个区春季沙尘暴日数变化总的趋势是减少的,都是在20世纪60年代和70年代偏多,80年代沙尘暴开始减少,90年代最少;其中南疆区、河西区和东北区的年代际变化最为明显,大约是80年代初开始沙尘暴明显减少,其它几个区的年代际变化不是很明显。南疆等大部分地区春季的沙尘暴日数在70年代末和80年代初发生了由多到少的转变,基本上与北半球大气环流的调整同步,这可能是对大气环流调整的响应;除西藏区有7．7年的周期外,其它6个区的周期基本上都集中在准2年和5～6年两个周期段。     

强沙尘暴微气象特征和局地触发机制

强沙尘暴是干旱地区一种破坏性极大的灾害性天气现象。本文分析了1993年5月5日强沙尘暴的微气象特征和各辐射分量特征。并结合这次强沙尘暴大、中尺度过程特征，分析了强沙尘暴和干飑线的形成和发展机制，干飑线发展具有一种沙尘造成的辐射冷却正反馈机制和局地不稳定大气的触发机制。进而根据这些事实建立一个干飑线发展的物理模型。