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2015年4月15日沙尘天气过程分析

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  摘 要:利用常规观测资料等对2015年4月15日内蒙古沙尘暴天气爆发前后天气形势、气象要素场等进行初步分析。得出:东北冷涡、新西伯利亚冷空气是此次沙尘暴天气主要天气系统;沙尘天气为南北路径,移动速度快、影响范围大;高空急流左前方对应大风区域,散度大值区快速向东南移动,内蒙古与河北交界处位于12h散度变化最强区域;θ850-θ700≥16K,中低层不稳定层结对沙尘暴发生发展非常有利。
  关键词:沙尘;天气形势;物理量
  2015年4月14-15日华北地区出现一次大风、沙尘天气过程。14日08时巴彦淖尔市北部、乌兰察布市北部出现5级大风,14时大风南下影响阿拉善盟、巴彦淖尔市、包头市北部、乌兰察布市北部、锡林郭勒盟西部,17时阿拉善盟东部、巴彦淖尔市西部出现扬沙天气,23时扬沙区域扩散到包头市北部、乌兰察布市北部、锡林郭勒盟西北部。15日8-20时,内蒙古大部、西北地区东北部、华北北部、东北西部等地都出现5~7级风、阵风8~9级;内蒙古中南部、宁夏北部、陕西北部、山西中北部、河北中北部、北京、天津、东北等地出现扬沙天气,北京、山西东北部、内蒙古南部等局地现沙尘暴,20时后过程逐步结束。
  一、天气形势分析
  1.高空形势。14日08时500hPa,贝加尔湖往西北延伸3个低值系统,冷空气积聚,贝湖西侧存在一冷涡,中心气压达545.3,涡底部槽向东扩散,槽前西南气流加强;700hPa冷涡位置与500hPa一致,中心值285.5位势什米,涡底部槽移动靠前500hPa,850hPa涡位置比500hPa和700hPa略偏南,中心值131.7位势什米,底部槽位置与700hPa相比偏西,我区大部呈西南气流;14日20时500hPa底部小槽东移到内蒙古自治区东部地区,贝湖西部有新的小槽生成,冷空气主体偏北,贝湖冷涡东移解体成槽;700hPa大槽主体位于我区中西部地区,我区大部地区处于槽前位置,槽位置要比500hPa偏南、偏东;850hPa在贝湖偏东形成冷涡,有三根等值线闭合,冷涡中心123位势十米,我区大部处于冷涡底部;500hPa到850hPa 槽呈后倾趋势,底层冷空气开始影响我区,冷空气从高层扩散到底层,影响时间较长。
  15日08时 500hPa大槽向东南扩散,槽主体位于贝加尔湖东部,槽底位于我区阿拉善盟西部,我区西中部大部地区处于槽影响范围内;700hPa在呼伦贝尔市西北部地区形成低涡,中心值275位势十米,以及涡底部槽位置与500hPa相比要靠前;850hPa冷涡继续东移,闭合等值线增加到4根,中心值119,冷涡进入我区东北部,冷空气增强。15日20时 500hPa槽底向东扩散,转为南-北走向,槽主体位于内蒙古东部,槽底位于阿拉善盟西部,我区西中部地区被大槽控制;700hPa呼伦贝尔市西北部形成低涡,涡底部槽位置较500hPa靠前;850hPa冷涡继续东移进入我区东北部。
  2.地面形势分析。14日08时前贝加尔湖地区形成地面气旋,中心位于106.6°E、52.3°N,中心值993.5,后不断东移南下;14时进入蒙古东部,中心值993.5,发展为蒙古气旋;14时20时,东经88.6°、北纬53°生成强的冷性高压,有四根等闭合线,中心值为1031.3。高低压出现冷锋,锋面位于蒙古与俄罗斯交界,呈东北-西南走向。15日08时,冷性高压快速发展加强,闭合等压线达八根,中心值1034.3,迅速东移南下,冷锋锋面为南-北走向,锋尾影响我区西部;14时,冷空气东南下,蒙古、俄罗斯境内锋面沿东经110°呈正南-正北走向,我区锋面为西南-东北走向,高压中心降为1028.4,冷空气扩散,冷涡移到我区东北部转为东北冷涡,20时冷空气继续向南扩散,中心值降为1022.5,蒙古、俄罗斯冷锋锋面维持不变,我区冷锋南压,东北冷涡东移少于两个经度,基本维持少动。
  二、物理量分析
  1.高空急流。14日20时沿阿尔泰山脉有一中心值56m/s的急流轴,中心位于阿勒泰地区,急流南端位于哈密;15日08时高空急流中心变为60m/s,其前端进一步向东南移动,前端至阿拉善盟北部地区;一直到20时,急流中心迅速东南移至巴彦淖尔市北部,前沿到达鄂尔多斯市,急流左前方和大风区有好的对称关系。地面沙尘大风区出现在高空急流左前方。
  2.散度场。14日08时,200hPa从内蒙古阿拉善盟经甘肃东部、青海东部为散度场大值区,大值中心位于甘肃东部、青海东部,内蒙古中部、东部偏南到陕西北部、山西、河北、北京,中心值达12.5×(10^(-5)s^(-1)),负值大值区在四川、贵州地区;20时200散度场,甘肃东南部、宁夏、陕西中北部一直东北上,穿过内蒙古西中部、到内蒙古东北部偏西地区都为散度正值区,大值区位于锡林郭勒盟西北部地区,中心值达到11.6。15日08时,内蒙古西部与蒙古交界出现一对散度大值区,华北地区为负值区,河北与北京西北部接壤处有一弱负值中心;20时散度场大值区快速东南移,河北、内蒙古赤峰市、通辽市都为正值区,河北、北京为正值中心,内蒙古中西部大部地区为负值区,内蒙古巴彦淖尔市东部、包头市、呼和浩特市、乌兰察布市、锡林郭勒盟西部为负值中心,内蒙古与河北交界处正负值交界处为散度场等值线密集区域,也是12h内散度变化最强的区域。
  3.不稳定层结。分析此次沙尘暴天气θse场,850hPa与700hPa位温差>0,说明内蒙古上空存在热力不稳定层结。14日20时,内蒙古西部出现θ850-θ700≥16K的中心,可见沙尘暴发生前内蒙古地区层结极不稳定;此后正中心不断向东南移动,中心值略有减小,但不稳定层结仍持续维持。中低层大气不稳定层结对沙尘暴的发生发展非常有利。
  三、结语
  1.此次过程冷空气在新西伯利亚形成,冷空气前边的地面气旋,形成于贝加尔湖地区,后期不断东移转为蒙古气旋,后又转为东北冷涡,在东北地区维持少动,对冷空气东移产生阻挡作用,冷空气基本为南北路径,在后期发展加强过程中一路南下。
  2.地面的沙尘大风区出现在高空急流的左前方,急流左前方和大风区有好的对称关系。散度场大值区一路东南移动,移速较快,内蒙古与河北交界处为散度场等值线密集区域,也是12h内散度变化最强的区域。
  3.沙尘暴爆发前,内蒙古大部分850hPa与700hPa位温差大于0,西部地区存在着≥16K的中心,层结极不稳定。正中心不断向东南移动,中心值略减小,不稳定层结持续维持,为沙尘暴的发生发展提供了有利的热力不稳定条件。
  参考文献:
  [1]王丽娟,赵琳娜,寿绍文,等. 2009年4月北方一次强沙尘暴过程的特征分析和数值模拟[J]. 气象,2011(3).
  [2]孙燕. 我国北方地区一次沙尘暴天气特征分析[D].南京信息工程大学,2006.
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