呼和浩特沙尘天气典型年份春季平均环流特征对比分析

呼和浩特沙尘天气典型年份春季平均环流特征对比分析
杨彩云;张金硕;邓红;赵梦玉
【摘要】挑选了呼和浩特地区近40年(1971-2010年)春季平均沙尘日数最多、最少的5个年份作为研究对象,采用合成分析的方法,对比分析了沙尘天气多发年和少发年的环流特征.结果表明:呼和浩特春季沙尘多发年500 hPa亚洲极涡势力偏强,呼和浩特及其上游地区高空偏西(西北)气流明显加强,高空急流强盛,低层风速偏强.沙尘少发年500 hPa亚洲极涡势力偏弱,高空西风气流减弱,低层风速偏弱.
【期刊名称】《内蒙古林业科技》
【年(卷),期】2017(043)003
【总页数】5页(P21-24,28)
【关键词】呼和浩特;沙尘天气;大气环流;对比分析
【作者】杨彩云;张金硕;邓红;赵梦玉
【作者单位】呼和浩特市气象局,内蒙古呼和浩特010020;呼和浩特市气象局,内蒙古呼和浩特010020;呼和浩特市气象局,内蒙古呼和浩特010020;呼和浩特市气象局,内蒙古呼和浩特010020
【正文语种】中文
【中图分类】P44
沙尘天气的发生、发展与大尺度气候背景有关。

方宗义等[1]对2002年3、4月我国沙尘暴发生的环流形势特征分析表明，东亚大槽发展和加深是造成该年沙尘暴偏北路径多的主要成因，并且是影响华北、东北甚至华中的一种主要环流形势。

钟海
玲等[2]研究了中国北方4月沙尘暴与西风环流的关系，表明沙尘暴多发年，欧亚
大气环流的经向度加大，我国北方高空纬向西风位置偏南、强度偏强；沙尘暴少发年，大气环流的经向度减小，高空纬向西风位置偏北、强度偏弱。

彭维耿等[3]对
宁夏春季多、少沙尘暴年4月平均大气环流特征进行了对比分析。

结果表明，宁
夏春季多沙尘暴年，500 hPa东半球极涡偏强，大气环流的经向度加大，我国北
方高空纬向西风偏强；少沙尘暴年，则极涡弱，大气环流经向度减小，我国北方高空纬向西风偏弱。

本文从呼和浩特地区近40年沙尘暴观测数据中挑选出春季沙尘日数最多、最少的
5个年份作为沙尘典型多发年和少发年，利用NCEP/NCAR再分析大气环流资料，采用合成分析的方法，通过对比分析，研究沙尘天气多发年和少发年的环流差异，总结归纳呼和浩特地区沙尘天气的大气环流特征，以期提高呼和浩特地区沙尘天气预报预测能力。

呼和浩特地区春季沙尘日数占全年沙尘总日数的64.39%，春季是沙尘天气的多发季节，因此本文重点分析春季沙尘天气典型偏多、少年的大气环流特征。

典型年份的挑选方法(见表1)：分别选择区域春季平均沙尘日数最多、最少的5个年份。

典型沙尘多发年为：1971、1972、1973、1975、1978年，典型沙尘少发年为：1991、1997、1999、2003、2009年。

本文分析结果为呼和浩特地区3月、4月、5月(春季)沙尘日数的合计值。

图1为呼和浩特沙尘多发年、少发年春季北半球500 hPa位势高度距平合成图。

沙尘多发年整个亚洲地区位势高度距平合成场基本呈现西负东正的形势(图1a)。

亚洲极涡在110°E以西为负距平，以东为正距平。

负距平中心位于68°N、70°E
附近；正距平中心位于78°N、150°E附近；西太平洋地区为负距平；东亚大槽槽区位势高度接近正常年份，槽后高压脊位势高度较常年明显偏低。

结合500 hPa
温度距平合成场(图略)分析：与极涡负距平区域相配合，温度距平场也表现为较强
的负距平；西太平洋地区也为较弱的温度负距平；东亚大槽槽区温度较常年略偏高。

沙尘少发年环流形势与多发年有非常显著的差异(图1b)。

首先极涡在整个亚洲地
区均为负距平，负距平区域在75°N以北地区，位置明显较多发年偏北、偏东。

75°N以南、65°E以东位势高度距平场基本属于西正东负的形势。

西太平洋地区
位势高度为明显的正距平；东亚大槽槽区位势高度较常年异常偏低，其负距平中心位置偏东(150°E附近)；槽后高压脊位势高度较常年明显偏高。

结合500 hPa温度距平合成场(图略)分析：极涡位势高度负距平区域对应着的温度距平接近正常年份；西太平洋地区为正温度距平区域；东亚大槽槽区温度距平场与位势高度场相配合表现为较强的负距平区域。

对比沙尘多发年、少发年(图略)500 hPa位势高度场合成图可知：沙尘多发年极涡位置较少发年偏西、偏南，强度偏强；多发年东亚大槽强度较少发年弱，位置较少发年偏西(槽线位置：多发年在140°E附近；少发年在150°E以东)。

沙尘多发年、少发年500 hPa流场特征也具有显著差异。

图2为沙尘多发年、少
发年500 hPa流场距平合成图。

多发年(图2a)西西伯利亚以北地区与极涡相对应
存在强盛的气旋式差值环流，该环流向东南一直扩展到蒙古国一带。

中国大陆基本被大范围的反气旋差值环流所覆盖，而西太平洋地区为气旋式差值环流所控制。

有两股气流在呼和浩特上游地区汇合，一股来自西西伯利亚气旋式环流后部的西北气流，经蒙古国西部、南部到达内蒙古中西部。

另一股来自西西伯利亚气旋差值环流底部与中国大陆反气旋差值环流顶部的气流所汇聚形成的偏西气流，经南疆盆地沿青藏高原北侧向东传播。

这两条路径也正是冬春季入侵我国的冷空气路径[4]。

沙尘少发年(图2b)西伯利亚地区和西太平洋地区均被反气旋差值环流控制，内蒙
古中西部地区位于反气旋差值环流后部的东南气流区。

结合500 hPa纬向风距平合成图(图略)来看，沙尘多发年内蒙古境内40°N～
48°N范围内处于纬向风正距平区，而沙尘少发年上述区域纬向风距平为负值。

分析沙尘多发年和少发年200 hPa全风速合成图(图略)可知：无论是多发年还是少发年，副热带西风急流都非常强盛，沙尘天气出现在副热带西风急流入口区的左侧。

结合垂直剖面图(图3)分析，沙尘多发年和少发年急流轴的位置基本相同，但是可以明显看到：沙尘多发年高空急流中心强度较强(50 m/s)，40°N附近的600～700 hPa之间，风速达到了15 m/s，形成了低空急流；而沙尘少发年高空急流中心强度较弱(40 m/s)，40°N附近的600～700 hPa之间，风速只有5～10 m/s。

(1) 500 hPa亚洲极涡位置偏西、偏南，强度偏强；西太平洋副热带高压势力较常年偏弱；东亚大槽位置与强度接近正常年份。

这样的环流配置说明：极涡冷空气由东亚大槽槽后西北气流引导南下，在西西伯利亚以及蒙古国中西部一带堆积，有利于呼和浩特沙尘天气的发生。

亚洲极涡位置偏东、偏北，势力明显较弱；而西太平洋副热带高压势力偏强；东亚大槽势力较常年偏强，但位置也较为偏东。

这样的环流配置说明，极涡冷空气经由东亚大槽后部偏北气流南下，由于东亚大槽位置偏东，导致冷空气堆积位置偏东，不利于呼和浩特沙尘天气发生。

(2) 强盛的极涡冷空气由东亚大槽引导南下，在西西伯利亚以及蒙古国中西部一带堆积，且与西太平洋副热带高压顶部的偏西气流汇聚，促使呼和浩特及其上游地区偏西(西北)气流明显加强，有利于呼和浩特沙尘天气的发生。

极涡以及东亚大槽位置异常偏东，导致偏西(西北)气流堆积位置偏东，呼和浩特及其上游地区西风气流明显减弱，不利于沙尘天气的发生。

(3) 高空急流中心强度增强，就会产生强烈的高空动量下传，在低空和近地面层形成低空急流，促使地面风速加大，从而有利于沙尘天气的发生、发展。

高空急流中心强度较弱，下沉支气流强度也会减弱，导致低层风速减弱，不利于沙尘天气的发生。

(1) 沙尘多发年亚洲极涡势力较强，位置偏西、偏南；西太平洋副热带高压势力偏弱；东亚大槽位置与强度都接近正常年份。

沙尘少发年，极涡强度较弱，位置偏东、偏北；西太平洋副热带高压势力偏强；东亚大槽强度虽强，但位置异常偏东。

(2) 沙尘多发年呼和浩特及其上游地区偏西(西北)气流明显加强；沙尘少发年，该
地区西风气流明显减弱。

(3) 沙尘多发年高空急流中心强度较强，导致低空急流的形成；沙尘少发年高空急流中心强度较弱，使得低层风速较弱。

【相关文献】
[1] 方宗义,王炜.2002年我国沙尘暴的若干特征分析[J].应用气象学报,2003,14(5):513-521.
[2] 钟海玲,李栋梁.中国北方4月沙尘暴与西风环流的关系[J].高原气象,2005,24(1):104-111.
[3] 彭维耿,陈楠.宁夏多、少沙尘暴年4月平均环流特征的对比分析[J].高原气象,2002,21(6): 599-603.。