s1-2010年春季阳泉市扬沙天气过程分析.doc

S1：天气预报、预警

2010年春季阳泉市扬沙天气分析
李润春
（山西省阳泉市气象局，山西 阳泉 045000）

摘 要：利用高空和地面观测资料、物理量场分析资料，跟踪和分析了2010年春季阳泉3次扬沙天气过程的源地和路径、高空和地面影响系统、物理要素场特征，总结了2010年春季本地发生扬沙天气的主要成因。分析表明：我市发生扬沙天气和强冷空气活动有关。发生扬沙天气的高空影响系统是强锋区，地面影响系统强的是温带气旋（蒙古气旋或黄河气旋）和其后的蒙古高压；强的温带气旋经过沙源地时由于辐合产生沙尘暴，强冷锋锋区产生大风，既可将源地沙尘输送，又可在经过沙源地时产生沙尘。物理量分析也显示，强的锋面系统是我市产生扬沙的条件。阳泉扬沙的预报要点是春季强锋区经过沙源地且已起沙，之后能影响到我市，大致上500 hPa高空锋区温差为8℃以上/5个纬度，地面气压场20hPa/5个经度。
关键词：扬沙；天气分析；春季
引言
2010年春季，阳泉市气温偏低，沙尘、大风天气多，和今年亚洲高纬大气环流北高南低，冷空气活动偏强有关。阳泉出现扬沙3天，是近年来偏多的年份（2004年-2010年平均1.4次）。本文分析了3次扬沙天气过程的源地和路径、高空和地面影响系统、物理要素场特征，总结出三次过程的预报要点。
1 资料和方法
表1 2010年阳泉市沙尘天气一览表
日期及持续时间
出现扬沙站点
2010-3-20 20:25-06:42
阳泉、平定
2010-3-22 10:20-16:25
阳泉、平定
2010-4-26 12:40-13:10
阳泉、平定
使用了3次过程发生时段的高空和地面观测资料、实况资料物理量分析、t213和t639格点资料物理量分析，资料来自日常天气预报业务系统。
2 阳泉发生扬沙的源地和移动路径
分析地面天气图，2010年18日08时冷锋到达蒙古国西部至我国新疆阿勒泰地区，11时蒙古国北部有沙尘暴，蒙古气旋中心在蒙古国北部(48ºN,102ºE)，气压值达1000hPa，伴随气旋南压，大风和沙尘暴天气向南发展，蒙古国南部持续有沙尘暴天气，19日11时沙尘暴和扬沙天气出现在我国内蒙古中西部到宁夏北部，14时大风沙尘天气向南扩展到内蒙古南部到陕西榆林等地，17时太原出现扬沙，内蒙古大部地区出现沙尘暴，20日02时宁夏盐池、陕西榆林、山西太原均出现沙尘暴，20日白天沙尘天气影响到山东、河南。
气旋中心在蒙古国时，气旋后部强辐合作用造成起沙，气旋南压略东移过程中，冷锋东移，沙尘天气发生在气旋后部等压线密集且等压线为南北向的冷锋锋区中。沙尘天气的路径：蒙古国北部-蒙古国南部-内蒙古中西部（阿拉善盟、乌兰布和沙漠、临河、呼和浩特、集宁）、西北东部（甘肃民勤、宁夏银川、盐池、陕西榆林、延安）-华北中南部（太原、石家庄、保定、京津）-山东全境、河南-江浙。为偏北路径[1]。
同样3月20日20时在蒙古国北部(48ºN,102ºE)气旋中心（1007.5hPa）附近开始起沙，沙尘暴，随着气旋东略偏南移，冷锋东移，气旋后部等压线密集且等压线为南北向的冷锋锋区中产生沙尘天气。3月22日沙尘天气路径与20日相似，因冷空气比前一次弱，沙尘天气只到达山东北部。
4月23日17时蒙古气旋中心在乌兰巴托附近，乌兰巴托出现沙尘暴，蒙古国北部再一次起沙，蒙古冷高压南压，冷锋经过我国西北地区如敦煌、柴达木盆地等地时起沙。24日-26日蒙古国南部、我国西北地区河西走廊（敦煌、酒泉、兰州）及青海全境、陕西榆林、延安、西安、山西太原、四川北部先后出现了沙尘天气。沙尘路径为蒙古国南部-我国西北地区（河西走廊、青海全境）-陕西山西、四川北部。冷空气路径略偏西，为西北路径[1]，沙尘天气持续时间长。
3 500hPa环流形势、地面环流形势及影响系统
3月19日20时500hPa高度场欧亚大陆上空为两槽一脊环流形势，高纬鄂霍茨克低涡维持，中纬度东亚沿海槽强，蒙古国有36℃冷中心（108ºE，44ºN）内蒙古到陕晋冷平流强，冷平流有锋生作用且使中纬西风槽加强，形成东西向强锋区影响到山西，气压差大，山西5个纬距有7根等压线经过山西，太原风速36m/s；地面有蒙古气旋活动，19日20时气旋中心在呼和浩特附近，中心值达1002.5 hPa，冷锋进入山西西部，气旋后部蒙古高压携冷空气南下，气旋东移出海，后部等压线密集且呈南北向。

图1 3月19日20时（a）500hPa天气图（b）地面气压场
3月21日20时500hPa高度场欧亚大陆上空高纬为两脊一槽环流形势，西亚为槽区，中纬度环流平直，西西伯利亚有-48℃冷中心，在蒙古国有强冷平流，冷平流使中纬度西风带有锋生作用且形成东移短波槽，锋区与19日相比较弱，山西5个纬距有4根等压线，太原风速24m/s。地面有蒙古气旋活动，21日20时气旋中心在锡林浩特附近，中心值达1007.5 hPa，气旋后部蒙古高压携冷空气东移南下，锋面经过华北，22日08时等压线也呈南北向。气旋经我国东北东移减弱。

图2 3月22日08时（a）500hPa天气图（b）地面气压场
4月上旬乌拉尔山阻高发展，24日阻高脊向东北伸，25日在贝加尔湖形成强切断低涡，25日20时500hPa高度场欧亚大陆上空为两槽一脊环流形势，贝湖冷中心达-40℃，冷中心前部冷平流非常强。26日强冷空气活动使锋区进一步加强，08时山西5个纬距有6根等压线，太原风速30m/s；20时有7根等压线，太原风速50m/s。地面24日生成强的黄河气旋，中心值达1007.5 hPa，气旋中心东北移，25日引导冷锋移过山西，26日有冷空气补充，08时在呼和浩特附近有新的气旋发展，气旋后部蒙古高压携冷空气南下，副冷锋东移南压，26日11时我市处冷锋前，锋后等压线也呈南北向。

图3 (a)25日20时500hPa天气图(b)26日11时地面天气图
4 物理要素场
4.1 垂直速度场
分析T639垂直速度场，山西境内沙尘天气发生时正垂直速度区低层向东倾斜，反映出锋区的垂直运动特点，锋前有抬升运动，锋后为强烈的下沉运动，图4为500hPa垂直速度场分布。a图为阳泉扬沙天气发生时垂直速度场，锋区偏南北向，500hPa阳泉为锋前的上升运动，阳泉以西为下沉运动区，600hPa以下山西为下沉运动区，低层下沉运动更强，850hPa下沉运动中心在晋冀交界处；b图为阳泉扬沙发生前2小时垂直速度场，500hPa锋区在山西北中部，锋区为东北-西南向，850hPa下沉运动区到达山西南部，中心在河北中部到北京西部；c图为阳泉扬沙发生后6-7小时垂直速度场，锋区近似南北向，850hPa下沉运动中心在晋冀交界处。
沙尘天气发生时，阳泉850hPa均为强的下沉运动，高空风动量下传使得低层和地面风速大。a、b、c对应时段天气图上850hPa风速分别为16m/s,12m/s, 8m/s。

图4 T639 500 hPa垂直速度（a）2010年3月19日20时（b）2010年3月22日00时(c) 2010年4月26日20时，单位：Pa/s
4.2 涡度
涡度分析也显示，500hPa 及以上高度有正涡度平流，有利于高层辐合，动量下传，使低层及地面风速增大，对扬沙的发生有利，低层涡度值较小。

图5 实况物理量分析500 hPa涡度（a）2010年3月19日20时（b）2010年3月22日20时(c) 2010年4月26日20时，单位：10-4S-1
4.3 热力条件分析
500hPa温度平流场（图6a,6b）也显示山西北部是强冷平流区，说明有强冷空气影响，山西有锋生作用，图6c也显示该次沙尘天气伴随着强冷平流。温度场分析也有明显的等温线密集区，500hPa山西纬度范围内3月19日20时为-24～-14℃，3月22日08时为-12～-20℃，4月26日00时为-24～-33℃。

图6 实况物理量分析500 hPa温度平流（a）2010年3月19日20时（b）2010年3月22日00时(c) 2010年4月26日08时，单位：K·S-1
5 小结
（1）2010年3月19-22日阳泉市发生扬沙天气的源地为主要为蒙古国、我国内蒙古中西部，北路强冷空气南下形成沙尘路径经蒙古国-内蒙古中西部-甘肃西部和宁夏北部-华北中南部。4月26日沙源地主要为蒙古国、我国西北地区。沙尘路径主要经蒙古国-我国西北地区（内蒙古西部、甘肃北部、青海）、西北东部和华北（陕西榆林、延安、西安、山西太原、四川北部），沙尘为西北路径。
（2）阳泉产生扬沙天气的主要原因是强冷空气活动。500hPa高空影响系统是强冷平流造成锋区的增强，有锋生作用；地面影响系统主要是强的温带气旋（2010年3月是蒙古气旋，4月是黄河气旋）及其后部的蒙古高压，地面等压线密集且在山西呈南北向，达20hPa/5个经度，冷空气活动、锋后强烈的下沉运动使高空动量下传，地面风力偏大。低层气旋强辐合上升在沙源地时发生沙尘暴，强冷锋大风运送沙尘到下游，也可在经过沙源地时产生沙尘天气。
（3）物理量分析也显示，沙尘天气过程伴随高空强烈的锋生，锋区加强。伴随冷锋东南压，冷锋大风使沙尘天气向南、向东发展。
6 预报要点
（1）高空有强冷空气活动，冷平流强，使锋区加强。（2）地面有温带气旋发展，气旋后部蒙古高压强大。（3）北路冷空气移动经过内蒙中西部沙源地，西北路冷空气移动经过我国西北新疆、甘肃、内蒙、青海等沙源地。（4）预报我市未来风力较大，且沿风矢上游已出现沙尘天气。

参考文献
[1] 尹晓惠. 我国沙尘天气研究的最新进展与展望[J]. 中国沙漠，2009，29（4）：728-733.　

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