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鄂尔多斯市沙尘暴天气成因及预报技术分析

作者：张翼超

来源：《乡村科技》2017年第26期

[摘 要] 本文结合2004-2014年内蒙古鄂尔多斯市11个台站春季沙尘天气资料，首先分析沙尘暴天气的主要特征，接着探讨沙尘暴天气的成因，最后给出几点沙尘暴天气预报着眼点，以期为鄂尔多斯市沙尘暴天气的防治和预报提供科学依据。 [关键词] 沙尘暴；成因；预报技术；鄂尔多斯市

[中图分类号] P445.4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909（2017）26-87-2

沙尘天气是典型的灾害性天气现象，主要包括沙尘暴、扬沙和浮沉3个等级，是导致生态环境恶化的重要因素。现阶段，沙尘灾害是全球最为严重的生态环境问题之一，对社会经济、自然资源和区域环境产生了不同程度的影响。越来越多学者开始从不同方面对沙尘天气进行研究，并得出了一些有意义的结论。例如，王秀丽等[1]指出了随着近些年生态环境恶化，尤其是地表水土流失严重，加上气候变化异常，导致了辽宁省阜新地区沙尘天气频繁出现，给社会和人们带来了严重影响；李玄姝等[2]基于1991-2010年河北省承德地区9个气象站的气象数据采用统计分析和相关分析的方法，将承德地区沙尘天气的年、季特征与气候因子进行了详细的相关分析，得出了降水量增多可以降低沙尘天气的发生频次，风是影响沙尘天气的最为直接且最优的相关因子。本文通过对鄂尔多斯沙尘暴天气成因进行分析，以便人们进一步理解和科学认识沙尘暴天气的形成和发生机制，为合理开展沙尘天气的预报、预警服务以及生态环境建设提供重要依据。

1 鄂尔多斯市沙尘暴天气特征 1.1 春季沙尘天气的月分布特征

在鄂尔多斯地区，沙尘暴天气在春季和冬季较为常见，但以春季出现的频率最高。通过分析2004-2014年3-5月沙尘天气的月分布特征发现，4月沙尘天气出现的次数最多，约占总沙尘天气的46.6%；其次是3月，约占31.1%；5月最少，只有22.3%。 1.2 沙尘天气持续时间特征

通过对鄂尔多斯市春季沙尘暴天气持续时间的分析得出，一次沙尘暴天气持续时间为2～3 h的有148 d，是总数的52.1%；沙尘暴天气持续时间超过6 h的有33 d，是总数的11.7%；超过10 h的沙尘暴天气只有4 d，是总数的11.4%。由此不难看出，鄂尔多斯地区的沙尘暴天气持续时间相对较短。 1.3 沙尘暴的日变化

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鄂尔多斯地区的沙尘暴天气在一天内都有可能出现，其中11：00-19：00出现沙尘暴天气的频率较高，是一天中各时间段出现总次数的60%；21：00-7：00沙尘天气不易出现，仅占21%；尤其是2：00-3：00沙尘天气的频率占总次数的1%。原因是中午和傍晚在太阳辐射的作用下，地面急剧升温，一旦有冷空气出现将会有不稳定层结形成。 2 沙尘暴天气成因 2.1 动量下传的作用

对流层上下层之间的动量交换会使地面产生强风，主要是由西风急流从上往下传递。从东而来的冷空气在向南移动的过程中，有一支西北风急流在西西伯利亚和北疆中低层建立起来。通过分析500、700 hPa指标站的风速，高层风速减小和中低层风速加大会在同一站点、同一时间出现；对于不同的站点来说，下游风的变化没有上游风的变化明显，而且风逐渐从高层向中低层传递。变高梯度的增加和槽后西北急流的共同作用，会加剧冷空气的运动，这是风速增加的主要原因。由此不难看出，中低空急流的加强受动量下传的影响很大。在沙尘暴天气还没有出现之前，冷锋前的天气主要以晴天为主，地面存在强烈的增温现象，大气层结极不稳定的，空气动量下传较强，地面风速增加明显。 2.2 热力作用

造成锋面大风风速增加的主要原因之一是强的温度梯度。通过分析2004-2014年沙尘暴统计资料，有很大一部分的沙尘暴天气出现都伴随有锋后剧烈的降温现象。在冷锋前，低压区内不断有暖平流输送，地面上有明显的增温现象，鄂尔多斯市以沙漠居多，其增温速度更快，这就造成冷锋前后的温度梯度增加，使得偏差风进一步加大。偏差风是造成沙尘暴强风区的主要原因。同时，温度梯度加大会增强大气斜压性，促进了位能不断转化成动能，空气中的风速不断加大。 2.3 动力作用

地面强风出现的主要原因是强的气压梯度和变压梯度的动力作用。每次沙尘暴天气出现时，冷锋前后的气压差要超过36 hPa，冷锋后的5个经距内出现有6～10条等压线，3 h的变压差高达6～9 hPa。通常情况下，在冷锋前后气压差在3～4 hPa就会有大风天气出现，强变压差会产生大的地转偏差，空气中的加速度增加，强风天气出现在最大变压梯度区域内。通过计算沙尘暴天气出现前后的偏差风，由于风速水平平流和风速垂直切变造成的偏差风量级较小，3 h变压梯度产生的偏差风具有较大的量级，最大风量级和最小风量级之间相差一两个量级。由此可以说明，变压风在偏差风中主要起到了主导作用，3 h变压梯度是产生地转偏差的主要原因，3 h强的变压梯度是空气中加速度增加进而产生沙尘暴天气的主要动力因素。因此，可以将3 h变压梯度作为预报沙尘暴天气产生的重要指标。 2.4 下垫面影响

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下垫面中的高温低湿和久旱少雨现象是产生强沙尘天气的必要条件。鄂尔多斯市是我国风沙天气较多的地区之一，其主要原因是沙漠广阔，当风速达到8～10 m/s时就能使尘土飞扬，有利于强沙尘暴天气的出现。通过分析强沙尘暴天气出现前30 d的降水量，不难发现在每次沙尘暴过程前期，鄂尔多斯市主要以干旱天气为主，土壤内的水分含量较低，地表干燥。特别是对于沙漠地区来说，这种类型的下垫面吸收热量迅速、增温速度快，但绝对静力不稳定。一旦有扰动现象，就会引起强烈的垂直运动，地面上的沙土在空中飞扬，为沙尘暴天气的出现创造了有利条件。

因此，在特定天气背景和下垫面条件下很容易产生沙尘暴天气，是来自西西伯利亚的强冷空气南下经过北疆后进入到河西走廊及其附近造成的。不断南下的强冷空气可以产生明显的温度梯度、变压梯度、气压梯度及动量下传，这些是沙尘暴天气形成的主要原因。锋前的不稳定对流层，受到强冷空气的冲击，进而在锋前形成飑线，这些是沙尘暴天气的触发机制。 3 沙尘暴天气预报着眼点

在对沙尘暴天气进行预报的过程中，应将重点放在以下几点：①结合天气图，判断是否有暖脊在乌拉尔山西侧形成，脊前也要有一支强的西北气流与之配合，在西伯利亚地区是否有强冷空气堆积、加强，还要分析是否有深厚的冷槽形成，温度场是否落后高度场；②根据欧洲中心48～72 h的预报图，查看是否有深厚的冷槽在河套附近，槽后的西北气流是否明显；③冷锋前后气压梯度的大小，是否有强对流运动出现在锋前；④对沙尘暴天气出现前的天气背景进行分析，该地的久旱少雨天气持续多长时间，应将重点放在春季；⑤对于卫星云图资料进行充分利用，确定冷锋云带的强度和高空风速的大小。

每年春季，鄂尔多斯市气象站的工作人员应对有利于沙尘暴天气出现的所有资料加强分析和监测，认真查看冷空气的运动路径，提升自身的责任意识，确保人们的生命财产安全。 参考文献

[1]王秀丽，李凤梅，刘彬，等.阜新地区沙尘天气成因及防治对策[J].绿色科技，2016（22）：39-41.

[2]李玄姝，常春平，李云强.承德地区沙尘天气的气候成因分析[J].干旱区资源与环境，2013（2）：97-101.