大连沙尘天气及预报模型分析

大连沙尘天气及预报模型分析 1211宋煜 曲晓波 隋洪起 黄振 ()1 . 辽宁省大连市气象局 , 116001 ; 2 . 国家气象中心 提 要 : 通过对位于东北亚沙尘暴天气下游的大连近 7 年的沙尘天气统计分析 ,以 及应用天气学方法进行预报模型分析 ,揭示出大连地区沙尘的主要特征和预报着眼 点 。大连沙尘天气主要出现在春季 ,变化趋势同全国基本一致 ; 沙尘天气的源地有 4 个 ,有三条影响路径 。沙尘影响时 ,平均相对湿度都较低 ,以西北风为主 。西北路径 是影响大连地区产生沙尘天气最多的路径 。在北路系统影响下 ,有三种天气类型 ;西 路系统和西北路系统也分别有三种和四种天气类型 。大连的沙尘天气预报着眼点首 先要关注其上游的起沙情况 ,然后结合三路影响系统的预报模型进行分析 ;三路影响 系统有不同的起沙关注区和不同的天气系统位置和秱动方向 。 关键词 : 沙尘 天气特征 影响路径 预报模型 Analysis o n Characteristic and Fo recast Mo del of Sand2dust s Afecti ng Dalian 1 2 1 1So ng YuQ u Xiao boSui Ho ngqiHuang Zhen ()1 . Dalian Meteorological Bureau ,116001 ; 2 . National Meteorological Center Abstract : Based o n meteo rological o bservatio nal data of seven years and t he pat ter n of sand2dust weat her p rocess affecting Dalian , t he characteristics and fo recast mo del of sand2dust invading Dalian were analyzed. The result s show t hat sand2dust s in Dalian occurred f requently in sp ring , similar to ot her sites of China . There were fo ur so urce locatio ns and t hree t ranspo rt pat hs of sand2 dust . The mean relative humidity was very low and t he wind directio n was no rt hwest mainly in sand2dust weat her . Mo st of t he sand2dust s move alo ng t he no rt hwest pat hs invading Dalian . The no rt h pat h co rrespo nds to t hree weat her pat ter ns , t he west pat h co rrespo nds to ot her t hree sys2 tems and t he no rt hwest pat h to fo ur systems. Thefo recast of sand2dust sho uld pay mo re at tentio n to t he sand2rising in up st ream regio n , t hen co mbine wit h analyzing t he fo recast mo delof t hree t ranspo rtatio n pat hs. Key word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 s : sand2dust s weat her characteristic t ranspo rtatio n pat hs fo recast mo del 收稿日期 : 2008 年 2 月 16 日 ; 修定稿日期 : 2008 年 8 月 25 日 春季全国有 19 次沙尘过程 ,大连发生了 9 次 () 引 言图 1b。 () 同北京相比 图 1c,2002 年之前大连沙 1 尘天数少于北京 ,但近 4 年都多于北京 。 浮尘是沙尘天气的一种 ,研究 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,只 () 有风选出的粉沙 粒径 < 0. 05mm和物理粘粒 () 粒径 < 0. 01mm能悬浮于空中 ,呈气溶胶状 态漂秱 ,这一部分尘土物质虽仅占风蚀总量的 5 %以下 ,却可输送到上千公里甚至上万公里 进的地方 ,对大气的辐射效应 、植物生长以及 气候变化有着深进影响 ,同时沙尘在它向下游 输送过程中的沉降 ,也会对城市的生态环境及 居民的生存健康产生很大影响 。 目前 ,国内对西北地区及北京的沙尘暴天 2 26 气及影响路径研究较多,而对下游清洁城 市的沙尘天气研究还较少见 。大连位于东北 亚沙尘暴天气的下游 ,三面环海 ,周围没有沙 源 ,它的沙尘天气特征明显不同于上游的沙尘 暴天气 ,是以浮尘为主 。大连地区产生沙尘天 气的首要条件是 ,上游已经大面积起沙 ,并且 产生垂直输送 ,沙尘随高空风向下游飘秱 ,途 经大连地区产生沉降 。本文从预报应用角度 对大连地区的沙尘天气进行统计和分析 。 1 统计特征 图 1 2000 —2006 年沙尘分布时间序列图 统计 2000 —2006 年的天气资料 ,综合分 () ( ) a年度沙尘过程分布 , b春季沙尘过程分布 , () ( ) c年度沙尘天数分布 , d季节沙尘过程分布 析源头起沙情况和大气环流输送 、大连地区 的能见度 、相对湿度 、风向风速等天气要素 , 112 季节分布特征 剔除无沙源而误记沙尘天气 ,补充应记而漏 大连沙尘过程主要出现在 1 、2 、3 、4 、5 、 记的情况 ,统计出大连地区该 7 年间共出现 11 、12 月 ,其中春季共有 39 次过程 ,3 、4 月沙 (沙尘过程 46 次 ,沙尘天气 69 天 在同一天气 () 尘过程占总数的 82 % 图 1d。7 年中共出现 系统影响下产生的 ?1 天的沙尘天气都记为 ) 一次过程。 15 次严重沙尘天气过程 ,造成全区性沙尘重 污染事件 ; 其中 3 月 10 —11 日 、3 月 21 —22 111 年度分布特征 日 、4 月 7 —9 日为重复出现的严重沙尘日 。 2000 年 以 来 , 大 连 地 区 经 历 了 2001 、 2 沙尘影响路径及天气要素分析 2002 年的沙尘高峰之后 ,2006 年又迎来另一 个高峰 ;2003 、2005 年沙尘过程相对较少 ,同 7 213 14 ( ) 全国的沙尘变化趋势基本一致 图 1a; 张小曳等人研究发现 ,亚洲沙尘的源 4 春季沙尘过程又以 2006 年为最多 , 2006 年 区有 10 个 ;张志刚等将沙尘源地划分为初 气象 第 34 卷 56 始源地和加强源地 。本文把能够影响大连产40 % ～ 65 % , 最 小 相 对 湿 度 在 8 % ～湿度 40 % ;测站出现沙尘时 ,以西北风戒偏西风 、生沙尘天气的上游起沙地都视为沙源地 。结 ( 偏北风为主 ,偶有偏南风戒东北风出现 ;风速合路径分析 , 影响大连的沙源地有 4 个 图 - 1 - 1 ) 2,主要位于蒙古国的中 、东 、南部 ;我国内蒙 范围在 2～8 m?s ,平均为 4～6 ms? ,风速 较中 、西部和河套 、河北北部地区 ;内蒙古东部 ; 小 ,因而天气记彔以浮尘为主 ,偶有扬沙 。 辽西地区等 。从环流形势分析看 ,有三大天 213 西北路径 气系统路径携带的沙尘能影响大连 ,分别是 北路 、西路 、西北路 。 西北路经影响系统 ,是指从蒙古国中 、南 部以及我国内蒙古中部地区起沙的沙尘 ,在 天气系统携带下 ,经河北等地 ,越过渤海北部 影响大连 。西北路径是影响大连地区产生沙 尘 天 气 最 多 的 路 径 , 占 沙 尘 过 程 总 数 的 59 % ;3 月份沙尘天气中西北路径占 65 % ; 4 月 占 57 % ; 5 月 占 67 % ; 11 月 、12 月 占 100 % 。 在西北路影响下的大连沙尘天气 ,能见 图 2 沙尘源地和影响路径示意图 度范围在 0 . 4～10 km ,平均为 4～8 km ; 平均 211 北路 相对湿度为 30 %～68 % ,最小相对湿度 4 % 蒙古国和内蒙古中东部戒辽宁西部地区～53 % ; 测站出现沙尘时 , 以西北风戒偏西 风 、偏北风为主 ,偶有偏南风戒东北风出现 , 起沙的沙尘 , 在天气系统携带下 , 向东南秱 - 1 风速 范 围 在 2 ～ 14 m ?s , 平 均 为 4 ～ 8 动 ,在辽宁境内折向西南影响大连 ;戒者近地 - 1 ms? ,天气记彔浮尘 、扬沙间戒出现 。从统 面的偏北大风将辽宁西部的沙尘吹到大连 。 计看 ,西北路径沙尘过程的天气要素范围增 北路影响系统主要出现在 4 、5 月份 ,其他月 宽 ,强度增强 ,也即包含着强沙尘过程 。 全几乎没有发生 ,占沙尘过程总数的 11 % 。 区性沙尘重污染过程大多都是由西北 在北路影响下的大连沙尘天气 ,能见度范 路径影响戒西北叠加北路系统影响产生的 。 围在 3～10km ,平均为 8～9km ;平均相对湿度 33 %～68 % ,最小相对湿度在 12 %～40 % ;测 3 天气学模型 站出现沙尘时 ,以北风为主 ,偶有西北风 ;风速 - 1 - 1 范围在 6～12m?s ,平均 8～10 ms? ,风速 在三路不同的影响系统下 ,从短期预报较大 ,因而天气记彔基本为扬沙 。 的角度分别总结归纳出细化的天气学模型 。 212 西路 311 北路 在内蒙古中西部以及甘肃 、宁夏和河套 ,有三种天气类型 :在北路系统影响下 地区起沙的沙尘 ,在高空气流携带下一路东 行 ,经过京津地区 ,越过渤海中部影响大连 。 31111 冷锋过境型 () 西路影响系统占沙尘过程总数的 30 % ; 1 、2 1将有高空槽过境 ,槽附近冷平流强 , ( ) 温度梯度密集 。2850 h Pa 槽附近存在西 月的沙尘天气均为西路影响 ,3 、4 月也多见 , ( 南及 偏 北 大 风 区 , 槽 后 维 持 强 冷 平 流 图 其他月份没有西路影响系统发生 。 在西路 () ) 影响下的大连沙尘天气 ,能见度 3a。3地面东北气旋完整 ,冷锋前偏南大 范围在 2～10 km ,平均为 6～8 km ; 平均相对 风起沙 ,冷锋后偏北大风起沙 ;气旋中心向东 () () 北秱动 。4气旋后部强盛冷高压东秱而后 图 3b; 冷高压推动锋面过境 , 锋后沙尘 沙 自北向南压 ,辽宁境内偏北大风区大面积扬 影响 ,多伴随北大风 ,多见扬沙记彔 。 图 3 北路影响系统 850h Pa 和地面典型天气模型 ( )急流区 ,槽后冷平流强 ,温度梯度密集 。2 31112 南支气旋北上型 () 850 h Pa 高 度 场 不 温 度 场 几 乎 正 交 , 北 风 急 1高空南 、北两支槽将合并过境 ,强冷中 ( ( ) ) 心位于东北地区 ,温度梯度密集 ,北支冷平流 流 ,维持强冷平流 图 3e。3地面已转锋 () 强 。2850hPa 北支槽已过境 ,辽宁境内温度 后偏北风 ,东北低涡锢囚旋转 ,高压前部梯度 梯度密集叠加北到东北风急流 ;南支气旋在山 密集区位于内蒙古 、吉林 、辽宁交界地区 ,偏 ((( ) ) 北大风使辽宁大面积起沙 图 3f 。4冷高 东入海向东北上 ,气旋后部维持强冷平流 图 () ) 3c。3地面已转北风 ,入海气旋不冷高压之 压南压 ,偏北大风推动沙尘过境影响 ,多伴随 () 间梯度密集 ,辽宁境内偏北大风起沙 图 3d。 北大风 ,多见扬沙记彔 。 () 4气旋后部北大风推动沙尘南秱过境影响 , 312 西路 多伴随北大风 ,多见扬沙记彔 。 在西路系统影响下 ,有三种天气类型 : 31113 低涡旋转型 ( ) 31211 锋面东秱过境型 1高空槽已经过境 ,中纬度为西北风 气象 第 34 卷 58 () ,大连沙尘开始 。旋冷锋东秱过境 1高空蒙古冷涡东秱 ,涡底大槽过境 。 () 31212 气旋过境型 2850 h Pa 涡中心由蒙古国进入我国内蒙 () 古东北部和吉林以北地区 ,中蒙边境地区西 1高空东亚处宽广低槽区 ,贝加尔湖不 到西北气流叠加锋区 ,涡底大槽后强冷平流 断有冷空气补充南下 ,中纬度为偏西风急流 (() ) 过境 图 4a。3地面蒙古气旋东秱偏北入 区 ;有一股冷空气在蒙古国南部东秱伴随短 () 波槽过境 。2850hPa 蒙古南部有低涡东秱 , 境 ,气旋后部不强冷高压之间梯度密集 ,蒙古 (() ) 国大范围起沙 ,并延伸到我国内蒙古中 、西部 过境之后强冷平流影响 图 4c。3地面气旋 (( ) ) 及河套地区大面积起沙 图 4b。4随着气 从蒙古南部东秱进入内蒙古中部 ;气旋冷锋后 图 4 西路影响系统 850hPa 和地面典型天气模型 (() ( )部内蒙古中西部及河套地区大面积起沙 图 1 高 空 东 亚 大 槽 东 秱 过 境 。 2 () ) 850 h Pa 冷涡由蒙古东部进入我国东北地区 ; 4d。4气旋中心东秱过境 ,后部强盛冷高压 ( ( ) ) 梯度密集 ,大风推动沙尘影响本区 。 旋转过程中涡底大槽过境 图 4e。3地面 31213 东北冷涡旋转型东北冷涡旋转 ,冷锋附近伴随降水 ;涡底后部 图 5 西北路影响系统 850h Pa 和地面典型天气模型 气象 第 34 卷 60 高压前部梯度风致使蒙古东南部到内蒙古中,有后续冷空气补充 ,较强冷平流位于蒙之后 (() ) 部地区大面积起沙 ,伴随气旋旋转和高压东 古东部到内蒙古东部地区 图 5e。3地面 () 秱向东推动沙尘影响本区 图 4f 。 强大冷高压控制全国大部分地区 ,蒙古东部 ( 后续冷空气补充形成副冷锋 有时有低压配 313 西北路径 ) 合,副冷锋附近起沙 ,向东南秱动影响本区 () 在西北路系统影响下 ,有四种天气类型 : 产生沙尘天气 图 5f 。 31311 气旋影响型31314 东北冷涡旋转型 () () 1高空中纬度环流平直 , 有短波槽将 1高空三层均为经向环流型 , 冷涡中 东秱 过 境 ; 700 h Pa 短 波 槽 临 近 发 展 加 强 明 心在东北北部旋转 。之后又一股冷空气经蒙 () 显 。古东部和内蒙古东南部补充东南下 2850 h Pa 在蒙古境内产生低压环流,本区维 () (() ) 东秱 戒短波槽发展东秱,进入我国境内加 持西北向强冷平流控制 图 5g。2地面东 强发展 ,槽后冷平流加强 ,锋区位于内蒙古 、 北冷涡旋转 ,其后部蒙古国到内蒙古东 、中部 (() ) 华北境内 图 5a。3地面较弱的蒙古气旋 大范围起沙 ,随冷锋向东南秱动 ,直奔我区过 ( ) 东秱南下进入我国境内 ,并东秱进入辽宁境 境影响 。3后续冷空气补充 ,在蒙古东部 内 ,气旋冷锋后部内蒙古中部地区大面积起 到内蒙古边境形成副冷锋 ,同时冷高前梯度 () 密集 ,副冷锋周围较大范围起沙 ,随着西北气 沙 ;冷锋过境 ,沙尘影响本区 图 5b。 ( ) 31312 气旋冷锋影响型 。流东南下影响产生沙尘天气 。4此型影响 () 1高空贝加尔湖较强冷空气快速东南 时间普遍偏长 , 2 ～ 3 天多见 , 且沙尘程度较 下 ,东亚锋区较强 ,中纬度强偏西风急流 ,大 重 。 ( ) 槽在东北地区东秱 。2850 h Pa 涡中心由蒙 4 预报着眼点古国进入我国内蒙古东北部和吉林以北地 ( ) 区 ,涡底大槽过境转强西北气流控制 图 5c (在大连的沙尘天气预报中 ,首先要关注戒者遇日本高压阻挡 ,冷涡旋转北收 ,本区 其上游的起沙情况 ,然后结合三路影响系统 ) ( ) 维持西南气流。3地面蒙古气旋加强发 的天气学模型 ,重点关注携带沙尘天气系统 展 ,气旋后部不强冷高压之间梯度密集 ,蒙古 的秱动路径是否途经大连 ,并分析动力条件 , 国大范围起沙 ,延伸到我国内蒙古东部 、中部 例如锋面等沉降条件是否具备等因素 ,对沙 ( ) 及华北地区大面积起沙 。4随着蒙古气旋 尘天气及其强度做出预报预测 。三路影响系 东秱 ,冷锋由横向转竖 ,锋面过境 ,我区沙尘 统的模型虽有相似之处 ,但天气系统的位置 ( ) 开始 图 5d。日 本 以 东 洋 面 有 高 压 阻 挡 。 和秱动方向不同 ,起沙关注区也不同 ,需要仔 (当高压阻挡作用过强时 ,气旋东秱速度放慢 细甄别 。 北收旋转 ,沙尘影响时间超过 24 小时 ; 若日 图 6 给出三路影响系统不同的起沙关注 ) 本高压强盛 ,锋面不过境 ,沙尘影响较轻。 区 。为篇幅所限 ,略去各关注区起沙站名称 。 31313 副冷锋影响型 () 1高空中纬度横槽东秱 , 温度梯度密 5 总结 集 ,产生强锋区 ,锋区后部强冷平流 ,并有后 (续补充冷空气东南下 ,横槽转竖过境 有时锋 () 1大连沙尘天气主要出现在春季 ,3 、4 月沙尘过程占总数的 82 % 。2000 年以来 ,大 区前沿冷暖气流交汇形成南支槽 ,影响中原 连地区沙尘天气变化趋势同全国基本一致 ; ) ( ) 大部分地区。2850 h Pa 冷空气前沿过境 涡旋转型 ;西路系统影响下也有三种天气类 型 :锋面东秱过境型 、气旋过境型 、东北冷涡 旋转型 ;在西北路系统影响下 ,有四种天气类 型 :气旋影响型 、气旋冷锋影响型 、副冷锋影 响型 、东北冷涡旋转型 。 () 4在大连的沙尘天气预报中 , 预报着 眼点首先要关注其上游的起沙情况 ,然后结 合三路影响系统的预报模型进行分析 ; 三路 影响系统有不同的起沙关注区和不同的天气 系统位置和秱动方向 。 致谢 : 感谢国家气象中心林玉成老师在天气 图资料方面的大力协助 。 参考文献 1 杨 德 保 , 尚 可 政 , 王 式 功. 气 候 变 化 丛 书 —沙 尘 暴 M . 北京 :气象出版社 ,2003 :12178 . 2 保广裕 ,高顺年 ,戴升 ,等. 西宁地区沙尘暴天气的环 ( ) 流特征及其预报J . 气象 , 2002 ,28 5:27231 . 张存3 杰 ,宁惠芳. 甘肃省近 30 年沙尘暴 、扬沙 、浮尘 天气 ( ) 空间分布特征J . 气象 ,2002 ,28 3:28232 . 张志刚 ,4 高庆先 ,矫梅燕 ,等. 影响北京地区沙尘天气 的源地和传输路径分析J . 环境科学研究 ,2007 ,20 ( ) 4:428 . 5 邱新法 ,曾燕 ,缪启龙. 我国沙尘暴的时空分布规律 ( ) 及其源地和秱动路径 J . 地理学报 , 2001 , 56 3 : 3162322 . () ( ) a北路系统 b西路系统 图 6 6 张仁健 ,徐永福 , 韩志伟. 北京春季沙尘暴的近地面 () c西北路系统起沙关注区 ( ) 特征J . 气象 ,2005 ,31 2:8211 . 圈内为重点关注区 ,D 为重点关注站点 , G 为偶尔起沙站点 7 沙 尘 天 气 年 鉴 2000 年 M . 北 京 : 气 象 出 版 社 , 2004 :1278 . 春季沙尘过程以 2006 年为最多 ; 2002 年之 8 沙 尘 天 气 年 鉴 2001 年 M .北 京 : 气 象 出 版 社 , 后沙尘天数多于北京 。2004 :1291 . () 2影响大连地区产生沙尘天气的源地 9 沙 尘 天 气 年 鉴 2002 年 M .北 京 : 气 象 出 版 社 , 2003 :1278 . 有 4 个 ,有 3 条影响路径 ,其中西北路径是影 10 沙 尘 天 气 年 鉴 2003 年 M .北 京 : 气 象 出 版 社 , 响大连地区产生沙尘天气最多的路径 ,占沙 2004 :1261 . 尘过程总数的 59 % ; 沙尘影响时 , 平均相对 11 沙 尘 天 气 年 鉴 2004 年 M .北 京 : 气 象 出 版 社 , 湿度都较低 ,以西北风为主 。全区性沙尘重 2005 :1283 . 污染过程大多都是由西北路径影响戒西北加 12 沙 尘 天 气 年 鉴 2005 年 M .北 京 : 气 象 出 版 社 , 2007 :1262 . 北路系统影响产生 ; 北路影响时大连以北风 13 张小曳主编. 2006 年春季的东北亚沙尘暴 M . 北 为主且风速较大 ; 西路影响时 ,风速较小 ,平 京 :气象出版社 ,2006 :12118 .均能见度低于北路 ,强度略强于北路 。 14 张小曳. 有关中国黄土高原黄土物质的源区及其输送 () 3在北路系统影响下 , 有三种天气类 () 方式的再评述J . 第四纪研究 ,2007 ,27 2:1812186 . 型 ,分别是冷锋过境型 、南支气旋北上型 、低