[doc] 夏季强沙尘暴天气成因分析及预报

[doc] 夏季强沙尘暴天气成因 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 及预报 夏季强沙尘暴天气成因分析及预报 第19卷第3期 2007年9月 甘肃科学 JournaIofGansuSciences Vo1.19No.3 Sep.2007 夏季强沙尘暴天气成因分析及预报 李玲萍h,罗晓玲h一,王锡稳 (1.中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室,甘肃兰州730020; 2.甘肃省武威市气象局,甘肃武威733000;3.甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室,甘肃兰州730000) 摘要:利用常规气象观测资料,对2005年7月17日发生在甘肃省河西走廊的近20年夏季最强 的一次区域性强沙尘暴天气过程,从气候成因,天气形势和动力诊断等方面进行了分析探讨.并与历 史同期个例和春季沙尘暴天气进行了对比分析,结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,夏季强沙尘暴天气是在河西走廊地区长 时间极端干旱的气候背景下,新疆冷空气分裂东移南下,配合当地极 有利的热力不稳定层结条件引 发的大风沙尘暴天气.最后给出了夏季沙尘暴天气的短期预报指标, 为夏季沙尘暴预测,预警提供了 一 定的科学依据. 关键词:夏季沙尘暴;气候特点;诊断分析;个例对比;短期预报 中图分类号:P445.4文献 标识 采样口标识规范化 下载危险废物标识 下载医疗器械外包装标识图下载科目一标识图大全免费下载产品包装标识下载 码:A文章编 号:1004—0366(2007)03—0057—05 ACausalAnalysisoftheFormationoftheSummer SandstormandtheForecast LILing—ping,LUOXiao—ling?.WANGXi—wen (1.KeyLaboratoryofAridClimateChangeandReducingDisaster,InstituteofAridMeteorologyCMA. Lanzhou730020,China;2.WuweiMeteorologicalBureau,Wuwei733000,China; 3,KeyLaboratoryofAridClimaticChangeandDisasterMitigation,Lanzhou730020,China) Abstract:Usingtheconventionalobservatorydata,weanalyzedthestrongestregionalsandstormprocess innearly20yearswhichoccurredinHexiCorridorofGansuprovinceonJuly17th,2005.Theclimatic causes,theweathersituationandthediagnosisofmomentumwereexplored. Acontrastwasmadewith thecorrespondingperiodinhistoryandthesandstormweatherinspring.Theresultsshowedthatthis sandstormoccurredundertheextremelydryweatherbackgroundintheregionoftheHexiCorridor,andas thecoldairmovingeastwardfromXinjiangtogetherwiththeadvantageousconditionsoftheinstablelayer ofearth,thestrongwindandthesandstormwereformed.Theshort—termfore castindicatorofthe summersandstormiswasgiventoprovideascientificbasisforforecastingandwarning. Keywords:summersandstorm;weathercharacteristic;causalanalysis;short—termforecast 沙尘暴是河西地区一种危害极大的灾害性天 气,它的频繁发生既是环境状况恶化的重要表现,又 大大加快了土地沙漠化的进程,对当地工农业生产 造成了严重的危害[1q].特别是随着全球气候变暖 的加剧,强沙尘暴发生频率明显增加,危害越来越 大].国外从20世纪20年代开始对沙尘暴的时空 分布,成因,结构以及监测,对策方面进行了研究,我 收稿日期:2006—03—06 基金项目:甘肃省气象局2006—02课题资助 国起步较晚,甘肃省沙尘暴研究是20世纪70年代 才开始沙尘暴方面的研究工作,尤其是对河西走廊 西部沙尘暴个例分析则是沙尘暴多发季节的春冬 季,夏季的沙尘暴分析研究较少.在人们的影响中, 沙尘暴是河西地区春季特有的产物,其他季节出现 的频率低,强度弱,使人们形成了一种麻痹思想. 2005年7月16,17日出现在甘肃河西走廊的强沙 58甘肃科学2007年第3期 尘暴天气给我们敲响了警钟,我们应用大量详实的 气象资料,以此为例,对夏季沙尘暴的发生发展从气 候成因,天气形势和动力诊断等方面进行了分析探 讨,旨在对其做出准确的预报预警. 1天气实况 2005年7月17日受地面热低压和新疆东移弱 冷空气共同影响,甘肃省河西走廊和内蒙古西部的 部分地方先后出现大风,沙尘天气.截至17日14 时,甘肃省河西走廊5市共有13个气象观测站观测 到沙尘暴,其中6站达强沙尘暴,金塔,鼎新,张掖, 永昌,山丹,金昌等站出现能见度小于500m的强 沙尘暴.金塔从17日2时43分开始出现强沙尘暴, 持续到7时12分结束,最小能见度200m,最大风 速达25.1m/s;张掖6时4O分开始出现强沙尘暴, 8时o0分左右结束,最小能见度只有100m,最大风 速18.7m/s(见表1).查阅历史资料可知,此次强沙 尘暴天气过程是自1975年以来强度最强,范围最大 表12005年7月16,17日沙尘天气实况 的一次夏季沙尘暴天气过程. 2前期气候特征与历史同期对比 甘肃省河西地区地处干旱,半干旱的内陆地区, 尤其是北部,降水量特少,植被稀疏,沙漠戈壁众多, 冬春连旱,春末夏初干旱频繁发生,为沙尘暴提供了 大量的沙源.冷空气进入河西走廊,在其”狭管效应” 的作用下[5],风力可被加速1.6倍,在有利的天气动 力条件下,对形成沙尘暴有推波助澜的作用. 以武威市为例,通过对2O世纪7O年代以来夏 季沙尘暴历史个例的前期气候特征分析对比可知: 区域性夏季沙尘暴天气发生前期气温较高,降水较 少,不同程度发生过干旱.前期气温偏高是夏季沙尘 暴爆发的共同点,由于2005年7月前期气温为历史 之最高,又出现了有气象资料记载以来仅次于2001 年的严重干旱,而且在沙尘暴天气出现前5天武威 连续出现了34?以上高温天气,在历史上少见,因 此次沙尘暴天气为近2O年夏季之最强. 以2005年7月16,17日甘肃省河西走廊的沙 尘暴为例做以分析. 2.1干旱加剧了沙漠化进程 资料显示,从2004年冬季到2005年7月中旬 前期河西地区降水偏少,气温偏高,植被稀疏,返青 推迟.特别是2005年春季以来河西地区干旱严重, 降水时空分布极不均匀,总体上在春季(4月到5月 上旬),春末夏初(5月下旬到6月底)和伏期(7月中 旬)出现了3个明显的降水偏少时段,气温持续偏 高,地表蒸发加大.干旱严重,为沙尘暴的出现提供 了前期气候背景]. 第19卷李玲萍等:夏季强沙尘暴天气成因分析及预报59 2.2前期气候特征与历史同期对比 与历年同期相比,2005年1月至6月武威市气 温偏高1.6”C,张掖市偏高2.4?,酒泉市偏高 0.8C,7月上旬武威,酒泉气温偏高1.2?,张掖偏 高1.4?,同时在沙尘暴发生前6天内河西持续出 现了34?左右高温天气.特别一提的是武威,张掖6 月气温是1970年以来的最高值,酒泉仅次于2004 年位居次高;7月中旬降水量武威偏少9成,张掖偏 少8成,酒泉偏少0.2成.高温少雨,为沙尘暴爆发, 提供了温床]. 2.3干土层加厚,加剧了下垫面的沙尘化程度 据武威市气象局在凉州区东沙窝荒漠地段测定 正常情况O,50cm平均土壤绝对湿度?3.7时, 土壤即处于重旱状态.2005年7月武威市气象局在 凉州区东沙窝荒漠地段测定O,50cm平均土壤绝 对湿度只有0.9,1.6,长时间土壤处于重旱状 态,干旱严重.高温干旱的气候条件,造成了浅层土 壤水分强烈蒸发,干土层厚度增加,加剧了下垫面的 沙尘化程度.低层大气热能增加,导致河西走廊出现 了自1975以年来夏季最强的一次沙尘暴天气过程. 3与春季沙尘暴的对比分析 经分析,河西走廊东部武威市5站(凉州区,民 勤县,永昌县,古浪县和乌鞘岭)1971年~2000年春 季(3,5月)沙尘暴日数占全年沙尘暴总日数的 61.9,夏季(6,8月)沙尘暴日数占全年沙尘暴总 日数的13.4,沙尘暴天气主要集中在春季.春夏 季沙尘暴有如下异同点: 春夏季沙尘暴的强弱都主要由风力大小和水平 能见度来决定,强风是产生沙尘暴的动力,而风力大 小主要取决于高低空风速的强弱;夏季沙尘暴地面 气压场所反映的冷高压与热低压之间相互作用与春 季沙尘暴相同;春夏季沙尘暴过境时,气象要素都表 现为气压跃升,气温下降,湿度增加和地温下降等 特征. 根据冷空气的来向,春季沙尘暴有3条路径(西 北路径,西方路径,北方路径),夏季沙尘暴有2条路 径(西北路径,西方路径);根据影响系统,夏季沙尘 暴影响天气系统主要是高空小槽,切变线,强锋区, 热低压和地面冷锋,春季沙尘暴影响天气系统主要 是高空槽,强锋区,蒙古冷涡,热低压和地面冷锋;春 季沙尘暴发生区对应垂直螺旋度反映明显(负值较 大),夏季沙尘暴发生区对应垂直螺旋度反映不明显 (负值较小). 4天气学成因分析 从高低空环流形势对比分析知,夏季沙尘暴天 气的高低空环流形势基本相似(1986年一次例外), 在500hPa高空图上在巴湖西北方附近有一深厚冷 槽,变高场和变温场都是西北一东南走向,冷槽分裂 小槽或冷槽主力东移南压至乌鲁木齐到哈密之间, 对应700hPa在高原和整个河西地区或者河西西部 都是暖气团所包围,有18?以上的暖中心存在;地 面热低压强盛,偏东风强;冷锋前后变压差大;锋面 过境引发沙尘暴天气.. 2005年7月16,17日发生在甘肃省河西走廊 的强沙尘暴天气过程,低层最暖,热低压最强,冷锋 前后3h变压差最大.因此,成为近2O年之最强. 4.1高空环流形势演变 16日08时500hPa天气图上在巴湖一带有一 深厚的冷槽,冷中心强度达一20~C,与民勤站温差达 17?,温差大,冷空气势力强;16日20时,500hPa 天气图上冷中心强度加强为一21?,冷空气势力进 一 步加强;16日08时500hPa天气图上最大正负 变高差为20.0hPa,变温差为12.O~C,在西北一东 南向强变高,变温场的作用下,冷空气主力在东移过 程中逐渐南压;17日08时500hPa天气图上分裂 小槽到哈密一带,冷空气自西向东开始影响河西走 廊,相继出现大风,沙尘暴天气. 大风,沙尘暴天气出现前24,48h,700hPa天 气图上,从高原到河西走廊温度偏高,大部分站点温 度都在18?以上,最高的达25?,在其暖中心的抵 挡下,冷空气移速缓慢. 因此,在整个形势演变过程中可以看出,冷空气 虽然很强,但其主力主要停留在新疆及以西地区,在 西北一东南向变高变温场配置下,其小股冷空气分 裂东移南压,冷锋过境造成河西走廊区域性的大风, 强沙尘暴天气. 4.2地面形势演变 7月16日14时地面图上,锋面在哈密附近,地 面热低压中心值强度为888hPa,冷锋前后最大3h 变压差达6.6hPa,气压梯度大,酒泉有35?高温天 气.17时地面热低压加强为858hPa,冷锋前后最大 3h变压差达7.0hPa,20时冷锋位于敦煌附近,地 面热低压东移至高台并进一步加强为852hPa,从 23时开始,锋面进入河西走廊,随着锋面过境,河西 走廊自西向东相继出现大风,沙尘暴天气[8]. 此次沙尘暴天气的主要特点是地面热低压强, 60甘肃科学2007年第3期 冷锋前后变压差大,地面东风大. 4.3物理量诊断分析 (1)涡度,散度我们选取2005年7月16日 20时400hPa和700hPa的涡度,散度场做一分析, 发现这次区域性大风,沙尘暴的分布与高空涡度,散 度场有很好的对应关系.通过涡度散度的诊断可知, 沙尘暴发生区对应700hPa以下都是正涡度,强辐 合;500hPa以上都是负涡度,强辐散,有利于上升 运动的维持和发展[9]. (2)大气层结状态分析研究指出,沙尘暴发 生时,大气层结多表现为不稳定状态[1...根据一 3曲线分析,在出现沙尘暴前6,12h,700hPa,上 风切变明显,低层东南风大,高层偏西风和西北风 强,有利于启动抬升机制,以16日敦煌站为例(见 图17月16日08时皲煌一3曲线 图1).0se与*线在850hPa以下很接近,在中层 600hPa附近相差较大,反映了低层饱和程度高也是 强对流的重要特征,0se在500hPa以下随高度递 减,0se线较陡,反映低层较暖,高层较冷.低层暖 湿,高层干冷,表现出明显的对流不稳定层结,为沙 尘暴的发生提供了潜在不稳定的环境条件,一旦有 冷平流冲击触发,则可释放能量,产生强的垂直运 动,使高空动量下传,增大低层的风速,加剧强沙尘 暴的发展. 5夏季沙尘暴的预报着眼点 做好短期24h和短时6h临近预报是预防沙 尘暴天气灾害的关键.首先分析前期气候特点:降水 和气温情况;是否持续高温干旱;然后看高空有无大 风的天气形势:高空变高,变温差大小及冷空气走 向;地面上游有无冷锋及锋面前后变压差大小;热力 不稳定程度. 根据夏季沙尘暴发生的天气形势和日际特点, 将其按冷空气路径分为西北路径和西方路径. 5.1短期预报(24h) (1)西北路径(占90) 冷空气自巴湖北部向东南方向移动,在我国新 疆天山发生堆积过程,然后整体或分裂东移,影响河 西走廊. ?高空500hPa新疆附近45~60.N,60,90.E 或35,50.N,80,95.E有冷温槽存在,冷中心强度 在一20?以上,槽前后正负变高差和变温差较大,民 勤与冷中心的温差在15?以上;?对应700hPa高 原到河西是暖中心控制,暖中心达15?以上,强沙 尘暴暖中心都在20?以上,有较强的密集型等温 线,锋区较强;?地面有冷锋存在,锋面前后正负 3h变压差较大,常在4hPa左右(强对流天气3h变 压差不明显);?地面热低压中心较强,在840~960 之间.满足以上3条,即可考虑报沙尘暴(见图2). 图2西北路径500hPa高空形势场 一 实线为高度场…虚线为温度场 (2)西方路径(占10) 冷空气自巴湖南部向东南方向移动,经新疆然 后东移,影响河西走廊. ?高空500hPa30~50.N,70,90.E为西风气 流,有冷槽存在,冷中心强度在18?以上;?对应 700hPa高原到河西是暖中心控制,暖中心达20? 以上;?地面有冷锋存在,锋面前后正负3h变压 差较大,常在3.1hPa以上;?地面热低压中心较 强,达917hPa以上.此类沙尘暴日数出现较少,但 第19卷李玲萍等:夏季强沙尘暴天气成因分析及预报 常常在东移过程中不断加强发展,常会造成武威市 较强的大风沙尘暴天气.满足以上3条,即可考虑报 沙尘暴(见图3). 图3西方路径500hPa高空形势场 一 实线为高度场…虚线为温度场 5.2短时临近预报(6h) 由于沙尘暴天气是一种中小尺度天气系统,生 命史在几十分钟至十几小时,爆发快,来势猛,灾情 重,特别是发生在白天的沙尘暴对人们的生产生活 影响极大[1.作出短时临近预报指标,对强沙尘暴 天气的发生有较强的预测预警能力. 短时指标主要考虑高空地面有无大风的天气形 势,主要看高空变高场分布,地面冷锋强度,变压场 分布及热力不稳定因子等.预报指标:?地面图上 河西上游有大风沙尘暴天气产生;?地面图上河西 走廊有6hPa以上3h变压差.满足以上2条,6h 内有区域性大风,沙尘暴. 6结论 (1)与历史同期比较,发生在2005年7月16 日,17日甘肃省河西走廊的强沙尘暴天气是近2O 年之最. (2)前期高温少雨的干旱气候,是夏季沙尘暴 天气爆发的必备条件. (3)夏季沙尘暴与春季沙尘暴有异同点. 夏季沙尘暴天气主要表现为高空有冷空气分裂 东移南压,地面冷锋前后3h变压较大. (4)大气层结强烈不稳定,为夏季沙尘暴天气 爆发提供了热力机制. (5)夏季沙尘暴天气的预报主要从前期气候特 点,冷空气强度和地面3h变压等方面着眼. (6)夏季沙尘暴天气按冷空气路径分为西北路 径和西方路径,西北路径占9O,西方路径占1O%. 参考文献: [1]赵景波,杜娟,黄春长.沙尘暴发生的条件和影响因素[J].干 旱区研究,2002,19(1):58—62. [2]文倩,戴君峰,崔卫国,等.关于现代浮沉的研究与进展[J]. 干旱区研究,2001,18(4):68—71. [3]董安祥,白虎志,俞亚勋,等.影响河西走廊春季沙尘暴的物 理因素初步分析[J].甘肃科学,2003,15(3):25—30. [4]翟盘茂,李晓燕.中国北方沙尘天气的气候条件[J].地理学 报,2003,58(增刊):125—131. [5]岳平,牛生杰,刘晓云.”7?12”特异沙尘暴成因研究[J].干 旱区研究,2005,22(3):345—349. [6]翟盘茂,李晓燕.中国北方沙尘天气的气候条件[J].地理学 报,2003,58(增刊):125—131. [7]张德二,孙霞.我国历史时期降尘记录南界的变动及其对北 方干旱气候的推断[J].第四纪研究,2001,21(1):卜7. [8]岳虎,王锡稳,李耀辉,等.甘肃强沙尘暴个例分析研究[M]. 北京:气象出版社,2003. [9]朱乾根.天气学原理和方法[M].北京:气象出版社,2000. [1O]徐国昌,陈敏连,吴国雄.甘肃省”4?22”特大沙尘暴分析[J]. 气象,1979,37(4):26—35. [11]王式功,杨德保,周玉素,等.我国西北地区”94.4”沙尘暴成因 探讨[J].中国沙漠,1995,15(4):332—338. 作者简介: 李玲萍,(1977一)女,甘肃省定西人,2002年毕业于西北师范大学地理 系获学士学位,现任武威气象局助理工程师,主要从 事天气预报和研究工作.