河西走廊盛夏一次沙尘暴天气过程成因
来源:用户上传
作者:
摘 要：为了能够更加准确有效的预测河西走廊盛夏沙尘暴天气，了解沙尘暴天气的形成过程，本次研究主要选取2013年7月30日发生于河西走廊内的一次沙塵暴天气进行研究，对此次沙尘暴天气过境前后地面气象要素、卫星云图特征等变化做出分析，并探讨散度场、垂直速度、螺旋度等物理特征，以此来全面分析此次河西走廊盛夏一次沙尘暴天气过程的成因，希望能够对河西走廊盛夏沙尘暴天气预测工作产生参考。
关键词：河西走廊;沙尘暴天气;形成原因
中图分类号：P425.55 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）10-0240-02
0 引言
沙尘暴是一种危害性较为严重的自然灾害，该天气的发生率在很大程度上反映出区域土地荒漠化程度，该天气的发生对社会生产、人民生活带来极其恶劣的影响。从相关的研究结果来看，普遍性认为沙尘暴形成的因素主要包括风力大小、气候环境温度、区域降水量以及土壤表层的实际情况等几方面[1]。当区域范围内气候环境温度上升、降水量较少，且遭遇较为强劲的风力作用时，如果具有丰富的沙尘源便有较大的可能出现沙尘暴天气。河西走廊是我国沙尘暴天气的高发区域，下面选择一次沙尘暴天气展开具体的研究。
1 天气情况概述
本次出现的沙尘暴天气在酒泉市肃州区一带开始，并在河西走廊武威市凉州区附近终止。沙尘暴发生期间河西走廊范围内多处气象站观测到大风、沙尘暴天气，其中临泽、高台、甘州、永昌等地观测到沙尘暴天气较为严重。此次沙尘暴天气发生面积较广，受灾人数较多，据统计受灾的乡镇数达到55个，受灾人数超过11万人，给区域范围内造成较大的经济损失。
2 环流形势特征及天气系统变化
2.1 环流形势特征
2013年7月30日上午8时监测到500hPa高空形成两脊一槽型，所形成的两高压脊分别为巴尔喀什湖、鄂霍次克海，并于中西伯利亚地带形成以短波小槽。在此时段对700hPa低空的环流形势进行分析，同样有短波小槽呈现，整体与500hPa高空的环流形势大致相同。从地面气象图来看，河西走廊所处区域位置形成24小时负变压区（气象图呈现西北风与东南风切变线），在2013年7月30日下午2点左右时，随着冷空气的南下作用，造成区域范围内地面风逐渐加大，在河西走廊西部地区气温下降，并表现出扬沙天气;在下午8时左右，河西走廊酒泉市肃州区域范围内首先出现强沙尘暴天气，并逐渐开始想河西走廊临泽、高台、甘州、永昌等地蔓延，使得受灾面积逐渐扩大[2]。
2.2 天气系统变化
在此次沙尘暴形成的过程中，主要产生的天气影响包含三个方面：（1）在新疆区域范围内形成短波小槽，且该短波小槽在冷空气作用下逐渐进入到河西走廊区域，在500hPa高空范围形成强风速带，在700hPa低空区域形成低空急流气候，在这种中高层风速不断增强的作用下，较容易引起地面风速的逐渐加大，进而为沙尘暴天气爆发提供动力源;（2）受高原切变线作用[3]。河西走廊夏季高原切变线附近容易形成大气层结不稳定的情况，由此使得区域范围内的环境对流较容易出现不稳定状态，进而增大沙尘暴天气的爆发概率;（3）受区域范围内产生的较强气压差作用引起。通过天气系统监测，发现在沙尘暴出现前，河西走廊一带的气压差与新疆七角井一带的气压差超过16hPa，这也为河西走廊区域范围内大风沙尘暴天气的出现创造出良好的条件。
3 卫星云图特征变化分析
在本次沙尘暴发生期间，从监测到的高空云团情况来看，表现出较为明显性的变化，首先，云团的面积不断扩大，从最初的几十公里逐渐扩展到几百公里，同时厚度也呈现出一定幅度的增长。当沙尘暴天气到达永昌时达到最强，此时云层的范围和厚度增长速度也达到最大，随之增长速度逐渐减弱，云团在河西走廊武威市凉州区附近逐渐停止移动，沙尘暴天气在此也基本结束。结合当天河西走廊的实际天气情况来看，高空云团的形成主要集中于冷槽后部区域的晴空范围内，云团呈现出明显性的边界，且TBB≤-35℃的云团面积维持在几十公里到几百公里的区间范围内，这也在很大程度上说明，本次河西走廊发生的大风沙尘暴天气主要是在热对流天气环境下形成[4]。
4 散度场和垂直速度分布特征
4.1 散度场
对本次大风沙尘暴天气的散度场分布特征展开分析，在上午10时左右，发生沙尘暴所在区域的散度场为：高层辐合、中低层辐散的状态;后随着时间逐渐推移，高层辐合状态逐渐向下移动，在下午2时左右，位于500hPa高空表现为辐合状态，以上的区域转变为辐散;在下午8时左右，高空存在的辐合层进一步下移，且辐合程度逐显现出逐渐减弱的趋势。实质上这种低层空间辐合，高层空间辐散所形成的散度场，对沙层的上升有着较大的推动作用，更有助于沙尘暴的发展[5]。
4.2 垂直速度
图1和图2是不同时段下沙尘暴发生区域垂直速度的纬向剖面图。其中图1为下午2时，图2为下午6时。从图1可以看出，在80E-110E区间内，整体表现出三个速度中心，其中两个为下沉运动，一个为上升运动，且从图中显示结果来看，可知上升运动所对应的压强为450hPa左右。图2对应的是河西走廊大风沙尘暴天气达到最大的时间点，此时从垂直速度纬向剖面图来看，仍旧存在三个速度中心，且表现出来的速度都存在一定程度的加强，其中上升速度的中心出现明显性上升，逐渐升高到400hPa左右。后继续对垂直速度的纬向剖面图进行观察，发现上升中心逐渐减弱，高度逐渐开始回落，相应的大风沙尘暴天气的强度也逐渐减弱。由此可以看出，沙尘暴的垂直上升速度与沙尘暴的发生强弱有着较大的关系，当沙尘暴的垂直上升速度逐渐增大时，对应沙尘暴的强度也不断增加，当沙尘暴的垂直上升速度达到一定数值之后，会逐渐转向衰弱，此时也预示着沙尘暴天气的即将结束。
4.3 螺旋度特征
螺旋度特征主要被应用于一些强对流性天气的诊断之中，考虑到沙尘暴在发生期间也存在着较为明显的对流天气特征，因此在此次研究中对不同时间段的水平螺旋度展开研究具有较为积极的意义。从实际分析结果来看，水平螺旋度与沙尘暴也有着较为密切的关系，通过水平螺旋度能够在一定程度上实现对沙尘暴的判断。当螺旋度的正值越大时，发生沙尘暴的概率将大幅上升，其随着螺旋度正值的不断上升，沙尘暴的强度也将表现得越强。而且沙尘暴的实际发生与螺旋度形成之间表现出一定的时间差异，在螺旋度形成一段时间后，沙尘暴才会做出对应的反应，表现出一定的滞后性，也因此对该指标的研判有着较为积极的作用。
5 结语
综上所述，沙尘暴天气的发生，除了与环境土质破坏严重之外，与所处地势的气候环境有着较大的关系，当中低压高空形成热对流的环境时，便会使得空气产生较强的上升动力，进而对沙尘暴气候产生创造有利条件。同时受高原切变线作用、不同区域之间的阶梯性气压差等作用，都有助于沙尘暴气候产生。而从对卫星云图特征、散度场分布特征、垂直速度分布特征等特征的变化情况来看，这些指标参数能够很好的反映沙尘暴气候的运行变化，通过加强对这些条件的分析，能够更好地掌握沙尘暴气候的运行规律。
参考文献
[1] 李玲萍，胡丽莉，刘维成，等.河西走廊东部夏季沙尘暴气象要素变化特征[J].干旱气象，2017，35（3）：427-432.
[2] 狄潇泓.河西走廊一次强沙尘暴动力机制分析[A].中国气象学会.第33届中国气象学会年会S1灾害天气监测、分析与预报[C].中国气象学会：中国气象学会，2016：2.
[3] 钱莉，滕杰，胡津革.“14.4.23”河西走廊特强沙尘暴演变过程特征分析[J].气象，2015，41（6）：745-754.
[4] 刘洪兰，张强，张俊国，等.1960—2012年河西走廊中部沙尘暴空间分布特征和变化规律[J].中国沙漠，2014，34（4）：1102-1108.
[5] 郭萍萍，殷雪莲，刘秀兰，刘德菊.河西走廊中部一次特强沙尘暴天气特征及预报方法研究[J].干旱气象，2011，29（1）：110-115.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-14877114.htm
