南疆盆地翻山型沙尘暴环流动力结构分析

2003年4月8日至9日发生了一次超极地冷空气入侵新疆并翻越天山造成南疆盆地大范围强沙尘暴过程,分析沙尘暴强盛期的高度场、高空急流异变、螺旋度场、散度场和不稳定发展,揭示了该类沙尘暴强盛期的环流动力结构。结果表明:①伊朗高压的爆发性发展与乌拉尔山脊叠加形成长波脊,导致泰米尔半岛的极地强冷空气南下,并直插新疆越过天山到达塔里木盆地,造成大范围沙尘暴天气;②强沙尘暴天气产生的根本原因是西西伯利亚地面冷高压爆发性南下并强烈发展;③高空西风急流发生异变在南疆盆地上空形成急流区,并通过动量下传导致地面大风,是大范围沙尘暴发生的动力条件;④沙尘暴区上空螺旋度垂直分布低层为正值、高层为负值,揭示强的旋转上升运动是大范围沙尘暴发生的动力条件。⑤低层辐合高层辐散的垂直结构,易于发生近地面大风和上升气流;⑥该次沙尘暴是一次大范围强对流天气,大气层结处于对流中性或对流不稳定状态,但都有强的斜压不稳定发展,并冷暖空气交换剧烈。沙尘暴影响前塔里木盆地有一个能量明显聚集期,但聚集时间很短。

“4·23”南疆翻山型强沙尘暴动力结构特征分析

利用2014年4月22日-23日高空、地面、区域自动气象站加密观测和1°×1°NCEP/NCAR再分析资料,分析4月23日南疆翻山型强沙尘暴天气的高低空环流及动力结构特征。结果表明:巴尔喀什湖低槽引导极地干冷空气爆发性南下进入南疆,造成4×10-2h Pa·km-1剧烈的气压梯度和地面冷锋,引发了大风、强沙尘暴,盆地中尺度低压辐合使尉犁加强为"黑风";300 h Pa极锋急流快速南下至南疆盆地,动量下传形成低空急流,高低空急流是此次强沙尘暴形成的动力条件;急流附近高空辐散、低层辐合及层结不稳定,有利于沙尘暴发生。本次强沙尘暴动力结构特征:干冷与干暖空气剧烈交绥,激发热力不稳定,产生热力对流;高空辐散、低层辐合与高低空急流、地面冷锋配合,加强上升运动,使地面沙尘卷入空中并输送;高低空急流抽吸加强冷暖空气垂直运动,位能向动能转化,引起了地面大风,驱动沙尘暴发生。

2013年春季一次沙尘暴天气成因分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°格点分析资料,对2013年春季北方一次大范围沙尘暴过程天气成因进行了分析。结果表明:这次沙尘暴过程是在前期降水稀少、地表疏松、气温偏高的气候背景下,由槽后冷空气补充南下,伴随地面冷锋移动引发的。强冷空气由西北路径入侵,蒙古气旋的发展,配合强冷空气形成的密集气压梯度区,为大风的产生提供了良好的条件。地面气象要素的剧烈变化,往往超前于沙尘暴的暴发,可作为沙尘暴预报的重要依据。强烈的上升运动和低层辐合、高层辐散的配置,为起沙提供了动力条件。沙尘暴区螺旋度分布为高层负值、低层正值,中低层螺旋度正值中心区与沙尘暴发生区具有较好的一致性。冷暖平流之间的转化使地面气压发生变化,产生变压风,风力加大导致锋面附近激发出气流的垂直运动,容易将地面沙尘吹起上扬,形成沙尘天气。