海西州一次春季大风沙尘天气过程诊断分析

摘要：以2022年春季青海海西州发生的一次大风沙尘天气为例。本文利用地面台站、探空资料等气象观测资料，对本次大风沙尘天气过程进行诊断分析。结果表明：此次大风沙尘天气具有持续时间长，影响范围广等特点；冷空气进入海西地区的速度快但强度小；大风沙尘天气过程发生之前，3月6-7日海西州升温，随后7-16日平均气温、最高气温偏高，持续高温无雨，气候干燥。加之春季柴达木盆地植被稀少，土质松散，利于沙尘扬起。本文不仅为理解海西州沙尘天气提供了科学依据，也为该地区防灾减灾策略的制定提供了参考。

关键词：春季；大风；沙尘；天气过程；海西州

引言

春季是我国北方地区尤其是西北内陆遭遇大风沙尘天气的高发季节。沙尘天气作为一种常见的气象灾害，对生态环境、交通运输、农业生产及人类健康均构成严重威胁。海西州位于青海省，2022年春季的一次大风沙尘天气过程，由于其强度之大、影响范围之广，给当地生态环境和居民生活带来了显著影响，引起了广泛关注。为了深入了解此次天气过程的形成机制，更好预防此类极端天气事件，本文基于多源气象观测数据，采用诊断分析的方法，通过对相关气象数据的收集与分析，揭示了此次大风沙尘天气的成因、发展过程及其带来的多方面影响。本文的研究不仅有助于加深对沙尘天气物理机制的理解，也为提高我国西北部地区沙尘天气的预报水平提供了重要参考。同时，本文的研究成果对于指导当地农业生产、交通运输及生态环境保护等工作也具有重要的实践意义。

1.天气实况回顾

2022年3月17日，青海省北部地区经历了一场广泛且持久的大风沙尘天气。此次天气过程影响范围涵盖了从茫崖至民和、曲麻莱至托勒的广大区域。自3月16日18时开始至17日夜间，全省共有44个气象站点记录到了8级以上的强风，其中9个站点的风力达到了10级，茶卡和青海湖两地更是达到了11级。伴随强风而来的是严重的沙尘天气，12个站点的日最小能见度低于1000米，茶卡站点的能见度甚至降至0.3km。据海西州各站点数据显示，17日11时起风速开始上升，直到17时达到顶峰后逐渐减弱，并于18日凌晨恢复平稳。与此同时，各站点的能见度从中午开始下降，至下午5时左右达到最低点，之后缓慢回升，直至18日凌晨恢复正常。值得注意的是，海西州东部地区的沙尘暴持续时间较长，如都兰和茶卡，持续了6-7小时。这次春季大风沙尘天气对青海省造成了较大的影响，天气过程凸显了青海春季大风沙尘的严重性及复杂性，需要关注其成因及未来可能的防范措施。

2.大风沙尘天气成因分析

2.1 大风成因分析

青海省的大风天气主要受地面冷空气的推动、高空急流的加速效应、高空冷暖平流的相互作用、低层大气的升温降压以及特殊地形的强化作用等因素共同造成。本次大风沙尘天气为典型的动量下传型大风沙尘天气。

2.1.1 环流形势

500hPa，17日08时（图1a）青海省上空分布着四条清晰的等压线，其中东北部区域的等压线排列尤为紧密，而海西州上空则有三条等压线，它们一致地沿着西北至东南方向延伸。17日20时（图1b），青海省上空的等压线数量增加至五条，且整体密度显著提升，继续保持了西北至东南的走向。这一等压线分布的变化，揭示了高空位势梯度的显著增强。结合气象动力学原理，地转风与气压梯度之间存在直接的正相关性，即气压梯度越大，地转风越强。高空风的风向和风速往往与地转风相近，因此，位势梯度的增大直接导致了高空风速的明显提升。

图1  3月17日08 时（a）、20时(b)500hPa位势梯度及地面风速

   同时，高空存在强劲的急流。17日08时（图2），200hPa高空急流轴强势盘踞于新疆北部，其核心风速高达74m/s，展现出极强的动力特性。同时，在500hPa急流核的风速也达到了44m/s，显示出高空风场的整体活跃状态；20时，200hPa高空急流核的风速与08时基本持平，但急流轴的位置向东移动并下滑至甘肃地区。500hPa急流核的风速进一步提升至46m/s，表明高空风场的能量持续增强。

这种高空急流的强劲存在，不仅为高空能量的垂直传输提供了强有力的动力支持，还通过动力学机制影响着地面的天气状况。高空急流入口区的动力锋生现象，以及由此产生的正次级环流，都是加剧气压梯度变化的关键因素。随着气压梯度的增大，风力也随之增强，为大风沙尘天气的发生创造了有利条件。

图2  3月17日08时、20时200hPa、500hPa急流

2.1.2 层结不稳定

动量下传型大风沙尘天气需层结不稳定引发的强湍流。3月17日08时探空显示，茫崖、格尔木、都兰近地层风随高度顺转，伴暖平流，均存逆温层，厚度各异，抑制对流同时累积不稳定能量。14时数据揭示，三地CAPE值较高，表明近地面不稳定能量显著。大气温度垂直递减率均超干绝热递减率，预示大气不稳定。高原特有气候加剧午后热低压与逆温层上冷平流差异，逆温层破裂（约10-11时）后，不稳定能量释放，动量下传增强，沙尘暴随后发生（约3-4小时后）。20时探空显示，茫崖、都兰风速激增，层结与状态曲线重合，表明大气绝对不稳定，近地层现弱冷平流，进一步支持了沙尘天气的形成机制。

2.1.3 地面冷空气和热低压

冷空气17日快速侵入海西，强度弱但东西差异大。07时至09时，茫崖3小时正变压达峰值2.9hPa；东部站点随后转负变压，15时负变压最强，18时后转正，20时达正峰值，变化超3hPa。西部站点变压较弱，较东部小1~2hPa，时长多3小时。柴达木盆地午后常现弱地面热低压，夜间减弱。此次高空冷平流与地面热低压叠加，导致层结不稳定，底层湍流加剧。

2.1.4 地形影响

青海省的地形复杂多样，对风速和风向具有显著的影响。柴达木盆地的地势从西北向东南倾斜并逐渐收缩，这种独特的地形结构对风速产生了加速效应。当风沿地形下滑时，势能转化为动能，导致风速进一步增大。此外，东部的河湟谷地和茶卡地区也受到地形辐合的影响，这同样加大了风速。在本次大风沙尘天气过程中，这些地形特征无疑是风力增强的重要因素之一。特别是茶卡地区，其地形辐合的特点可能是此次极大风速出现的关键原因。总体来看，青海省的地形不仅对风速有显著影响，还对风向和风力分布起到了重要作用。这种地形效应在气象分析和预报中需要被充分考虑，以便更准确地预测和应对类似的天气事件。

2.2沙尘天气成因分析

沙尘暴的发生通常由动力、热力条件及沙源共同促成。就此次沙尘天气来说，大位势梯度、高空急流、层结不稳定、地面冷空气与柴达木热低压为必要前提。沙源分内外，外源来自南疆沙漠，内源为柴达木戈壁荒漠。此外，2022年3月6-7日海西州升温，随后7-16日平均气温、最高气温偏高，持续高温无雨，气候干燥。加之春季柴达木盆地植被稀少，土质松散，利于沙尘扬起。

结论

（1）此次大风沙尘天气具有持续时间长，影响范围广等特点。

（2）冷空气进入海西地区的速度快但强度小。

（3）大风沙尘天气过程发生之前，3月6-7日海西州升温，随后7-16日平均气温、最高气温偏高，持续高温无雨，气候干燥。加之春季柴达木盆地植被稀少，土质松散，利于沙尘扬起。

参考文献

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