3月9-10日和16-17日,我國北方相繼出現(xiàn)兩場大范圍偏北大風(fēng)天氣過程。同樣在刮大風(fēng)的情況下,造成的天氣卻截然不同,前者沙塵彌漫,空氣渾濁嗆鼻,后者則只在局部地區(qū)有輕微沙塵天氣,大多數(shù)地方甚至是藍(lán)天白云。
兩次刮大風(fēng)的范圍差不多,只是風(fēng)力不同。9-10日,我國北方(35°N以北)西起新疆,東至遼東半島的大部分地區(qū)出現(xiàn)了浮塵、揚(yáng)沙甚至沙塵暴天氣,這是今年以來(3月中旬以前)強(qiáng)度最強(qiáng)、范圍最廣的沙塵天氣,使14個(gè)省、自治區(qū)、直轄市受到不同程度的影響,各地沙塵天氣持續(xù)了6-11小時(shí),北京的沙塵天氣持續(xù)了7個(gè)小時(shí)。而16-17日只在河套西部的局部地區(qū)出現(xiàn)揚(yáng)沙天氣。兩次大風(fēng)天氣,北京城區(qū)的能見度:9-10日由于受浮塵和揚(yáng)沙的影響,能見度平均值最小為4.2公里;16-17日輕度沙塵,能見度平均值最小為11公里。
那么,同樣是大風(fēng),造成天氣反差如此之大的原因何在呢?
大風(fēng)天氣能否造成沙塵,在天氣形勢上最大的不同點(diǎn)是:冷空氣的前端在經(jīng)過沙源上空時(shí),是否有氣旋和低壓槽發(fā)生發(fā)展
從沙源分布來看(沙源是產(chǎn)生沙塵天氣的基礎(chǔ)),兩次大風(fēng)只相隔七天,兩場大風(fēng)的前期主要沙源地區(qū)都無明顯雨雪天氣。因此可以說兩場大風(fēng)前期,沙源條件基本無變化。另外兩次大風(fēng)條件也基本相同(≥5級以上風(fēng)力是產(chǎn)生沙塵天氣的動(dòng)力條件)。在沙源條件不變的情況下,為什么有時(shí)刮大風(fēng)有沙塵,有時(shí)刮大風(fēng)沙塵很微弱呢?
經(jīng)過分析我們發(fā)現(xiàn)兩次大風(fēng)過程在天氣形勢上有明顯差異:9-10日大風(fēng),高空冷空氣并不明顯,我國中緯度環(huán)流較平直,一直維持一支偏西氣流,在急流帶上有淺槽東移,而較強(qiáng)冷空氣主要集中在中下層;冷空氣進(jìn)入我國新疆北部后,快速向東南方向移動(dòng),當(dāng)冷空氣的前沿移到沙源地區(qū)上空后,蒙古中部產(chǎn)生氣旋并發(fā)展東移,同時(shí)地面冷鋒前部低壓槽加深,東移速度減慢,途經(jīng)我國三大沙源上空,使鋒面附近空氣中的沙塵有一個(gè)較長時(shí)間和空間的積累;由于地面氣旋的強(qiáng)烈發(fā)展,形成很強(qiáng)的上升氣流,強(qiáng)上升氣流將沙塵帶到高空,并隨高空強(qiáng)風(fēng)帶東傳,從而造成大范圍的沙塵天氣。16-17日的大風(fēng),是有較強(qiáng)冷空氣從貝加爾湖地區(qū)沿東北低壓后部的西北氣流南下造成的,而北方主要沙源地區(qū)無明顯低壓發(fā)生發(fā)展。另外,此次大風(fēng)之前,東北低壓后部分裂出一小股冷空氣首先進(jìn)入東北平原南下,使華北地區(qū)低空形成弱回流,從而致使冷空氣主勢到來之前就開始降溫加壓,所以,較強(qiáng)冷鋒向東南方向快速移動(dòng)過程中,鋒前沒有明顯的低壓槽。
上升氣流是形成沙塵天氣的幫兇氣旋發(fā)展和低壓槽加深有利于上升氣流的形成和偏南風(fēng)加大,當(dāng)鋒面前后刮大風(fēng)(鋒前南風(fēng)、鋒后北風(fēng))把沙塵從地表刮起后由于風(fēng)的擾動(dòng)作用,把沙塵帶到空中,這時(shí)若遇到足夠大的上升氣流,就會(huì)把含有大量沙塵的空氣迅速上升到高空,再隨高空氣流把沙塵傳送到下游所經(jīng)過地區(qū)的上空形成浮塵。因此,沙塵上升高度愈高,沙塵在空氣中停留的時(shí)間就愈長,造成其下游的沙塵天氣濃度就愈大(揚(yáng)沙和浮塵統(tǒng)稱為沙塵,揚(yáng)沙是本地風(fēng)刮起來的,浮塵是隨風(fēng)從上游飄來的)、影響范圍就愈廣,否則相反。實(shí)際上冷空氣的前沿一般都有一定的上升氣流,只是上升氣流的強(qiáng)弱、上升高度和范圍有所不同。而且真正冷空氣主體到來時(shí),都會(huì)逐步轉(zhuǎn)為下沉氣流,因此,當(dāng)冷鋒過后不久,沙塵天氣就會(huì)逐漸減輕。
北京市氣象局對今年三月兩次大風(fēng)造成的沙塵天氣進(jìn)行了分析,得出結(jié)論:——沙源本身變化是一個(gè)長期漸變過程,從長期預(yù)報(bào)沙塵天氣的趨勢出發(fā),注重分析前一年主要沙源地區(qū)年降水多少,它直接反映沙源地區(qū)植被狀況。去冬今春沙源地區(qū)降水量大小關(guān)系到土壤墑情。從短期預(yù)報(bào)角度分析,在春季,前十天半個(gè)月內(nèi),沙源地區(qū)降水量大小,直接影響大風(fēng)能刮起沙塵量的多少。
——目前,氣象部門對系統(tǒng)性大風(fēng)的天氣預(yù)報(bào)已經(jīng)比較準(zhǔn)確,但對預(yù)報(bào)沙塵天氣來說,更要注意的是:預(yù)報(bào)大風(fēng)的量級、范圍、持續(xù)時(shí)間以及鋒面經(jīng)過主要沙源地區(qū)上空的時(shí)間(白天、夜間)等,這些都直接影響到空氣中沙塵量的多少。
——較強(qiáng)的上升氣流是決定沙塵天氣強(qiáng)弱的重要因素。較強(qiáng)的上升氣流來自于地面氣旋或低壓槽的發(fā)生發(fā)展。圖一:9-10日大風(fēng)區(qū) 圖二:9-10日沙塵區(qū) 圖三:16-17日大風(fēng)區(qū) 圖四:16-17日沙塵區(qū) (來源于2004年4月6日《中國氣象報(bào)》 作者:鄧長菊 王春華 丁德平)