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沙尘天气的帮凶——上升气流

发布时间:2019-12-11 15:12来源: 未知
  3月9-10日和16-17日,我国北方相继出现两场大范围偏北大风天气过程。同样在刮大风的情况下,造成的天气却截然不同,前者沙尘弥漫,空气浑浊呛鼻,后者则只在局部地区有轻微沙尘天气,大多数地方甚至是蓝天白云。
 
  两次刮大风的范围差不多,只是风力不同。9-10日,我国北方(35°N以北)西起新疆,东至辽东半岛的大部分地区出现了浮尘、扬沙甚至沙尘暴天气,这是今年以来(3月中旬以前)强度最强、范围最广的沙尘天气,使14个省、自治区、直辖市受到不同程度的影响,各地沙尘天气持续了6-11小时,北京的沙尘天气持续了7个小时。而16-17日只在河套西部的局部地区出现扬沙天气。两次大风天气,北京城区的能见度:9-10日由于受浮尘和扬沙的影响,能见度平均值最小为4.2公里;16-17日轻度沙尘,能见度平均值最小为11公里。
 
  那么,同样是大风,造成天气反差如此之大的原因何在呢?
 
  大风天气能否造成沙尘,在天气形势上最大的不同点是:冷空气的前端在经过沙源上空时,是否有气旋和低压槽发生发展
 
  从沙源分布来看(沙源是产生沙尘天气的基础),两次大风只相隔七天,两场大风的前期主要沙源地区都无明显雨雪天气。因此可以说两场大风前期,沙源条件基本无变化。另外两次大风条件也基本相同(≥5级以上风力是产生沙尘天气的动力条件)。在沙源条件不变的情况下,为什么有时刮大风有沙尘,有时刮大风沙尘很微弱呢?
 
  经过分析我们发现两次大风过程在天气形势上有明显差异:9-10日大风,高空冷空气并不明显,我国中纬度环流较平直,一直维持一支偏西气流,在急流带上有浅槽东移,而较强冷空气主要集中在中下层;冷空气进入我国新疆北部后,快速向东南方向移动,当冷空气的前沿移到沙源地区上空后,蒙古中部产生气旋并发展东移,同时地面冷锋前部低压槽加深,东移速度减慢,途经我国三大沙源上空,使锋面附近空气中的沙尘有一个较长时间和空间的积累;由于地面气旋的强烈发展,形成很强的上升气流,强上升气流将沙尘带到高空,并随高空强风带东传,从而造成大范围的沙尘天气。16-17日的大风,是有较强冷空气从贝加尔湖地区沿东北低压后部的西北气流南下造成的,而北方主要沙源地区无明显低压发生发展。另外,此次大风之前,东北低压后部分裂出一小股冷空气首先进入东北平原南下,使华北地区低空形成弱回流,从而致使冷空气主势到来之前就开始降温加压,所以,较强冷锋向东南方向快速移动过程中,锋前没有明显的低压槽。
 
  上升气流是形成沙尘天气的帮凶气旋发展和低压槽加深有利于上升气流的形成和偏南风加大,当锋面前后刮大风(锋前南风、锋后北风)把沙尘从地表刮起后由于风的扰动作用,把沙尘带到空中,这时若遇到足够大的上升气流,就会把含有大量沙尘的空气迅速上升到高空,再随高空气流把沙尘传送到下游所经过地区的上空形成浮尘。因此,沙尘上升高度愈高,沙尘在空气中停留的时间就愈长,造成其下游的沙尘天气浓度就愈大(扬沙和浮尘统称为沙尘,扬沙是本地风刮起来的,浮尘是随风从上游飘来的)、影响范围就愈广,否则相反。实际上冷空气的前沿一般都有一定的上升气流,只是上升气流的强弱、上升高度和范围有所不同。而且真正冷空气主体到来时,都会逐步转为下沉气流,因此,当冷锋过后不久,沙尘天气就会逐渐减轻。
 
  北京市气象局对今年三月两次大风造成的沙尘天气进行了分析,得出结论:——沙源本身变化是一个长期渐变过程,从长期预报沙尘天气的趋势出发,注重分析前一年主要沙源地区年降水多少,它直接反映沙源地区植被状况。去冬今春沙源地区降水量大小关系到土壤墒情。从短期预报角度分析,在春季,前十天半个月内,沙源地区降水量大小,直接影响大风能刮起沙尘量的多少。
 
  ——目前,气象部门对系统性大风的天气预报已经比较准确,但对预报沙尘天气来说,更要注意的是:预报大风的量级、范围、持续时间以及锋面经过主要沙源地区上空的时间(白天、夜间)等,这些都直接影响到空气中沙尘量的多少。
 
  ——较强的上升气流是决定沙尘天气强弱的重要因素。较强的上升气流来自于地面气旋或低压槽的发生发展。图一:9-10日大风区图二:9-10日沙尘区图三:16-17日大风区图四:16-17日沙尘区