2023年4月19-22日柴达木盆地大风沙尘天气过程诊断分析

摘要：利用地面气象观测站观测数据，micaps数据等,对2023年4月19-22日柴达木盆地的一次大风沙尘天气的影响系统、地面气象要素及滞空原因等方面进行了分析。结果表明:南疆冷高压东移南下和柴达木盆地地面热低压发展是此次沙尘天气过程的主要影响系统，长期稳定维持较高的气压梯度为此次沙尘天气提供了充分的动力条件。沙尘天气维持期间出现双层逆温，有利于沙尘天气维持。沙尘暴发生后，中高层风速减弱，近地层风速较小，风向稳定少变有利于浮尘天气维持。本地沙尘天气与上游站点风向风速密切相关，当上游站点风向指向本地时，上游风速较小，沙尘输送缓慢，时间差较大，上游风速较大，沙尘输送较快，时间差较小。

关键词：沙尘天气  气象要素  滞空原因

一、天气实况

2023年4月19-22日柴达木盆地地出现大范围区域性沙尘天气，此次过程持续时间长，影响范围较广，过程期间伴有降温。此次沙尘天气持续时间达3d，共出现沙尘暴4站、扬沙7站，其中冷湖能见度仅为441米，4月22日夜间起能见度逐渐转好，沙尘天气趋于结束；大风天气不明显，19日共计16个测站出现9级以上大风，其后风速较小。此次沙尘天气对公众出行、交通运输、户外工作、畜牧业生产及能源保供带来了不利影响。

图1 2023年4月19-22日国家站逐小时最小能见度

图2 19-22日柴达木盆地地面极大风速分布图

二、天气成因

200hPa高空有强劲的急流，19日08时200hPa高空急流轴位于蒙古国附近，急流核风速达到66m/s，高空急流东移南压，动量下传使500hPa 、700hPa锋区明显加强；21日20时急流东移至东北地区上空，青海基本脱离高空急流控制。

图3 2023年4月19日08时（左）和21日20时（右）200hPa高空形势图

沙尘暴发生前期，500hPa高空从4月上旬起中欧亚大陆高纬度为一槽一脊型环流形势，西伯利亚平原附近有一低涡生成，新地岛以东洋面上的冷空气不断注入到低涡中，低涡连续数日缓慢东移南压。18日08时低涡中心位于西西伯利亚，并有-44℃冷中心配合，新疆地区处于低槽底部的偏西气流中，新疆北部高空锋区强，风速大。过程期间高空锋区整体偏北，随着冷涡东移南压，引导冷空气东移。

700hPa贝加尔湖以西有低涡发展，与500hPa形势场表现一致，南疆地区有热低压东移南压，柴达木盆地有热低压生成，18日20时两低压逐渐合并，中心值达298dagpm，低压中心有强烈的辐合上升，与沙尘区相对应。新疆至甘肃西部等温线密集，有强锋区，强锋区向东移动，锋后为强下沉运动，导致冷空气强盛，推动其前部暖气团强烈抬升，造成沙尘天气出现。

图4  2023年4月18日08时（左）和18日20时（右）500hPa高空形势图

地面填图中16-18日冷锋位于天山山脉附近，移速较慢，天山山脉以北地区有冷空气堆积，在天山山脉附近形成了强的气压梯度区，造成上游南疆盆地出现大风沙尘天气。19日夜间冷锋南压至青海北部，19日01时格尔木出现沙尘天气，冷锋过境，冷空气从茫崖进入盆地，气压梯度、变压梯度增大，诺木洪与上游南疆地区（铁干里克）3小时变压差达6.8hPa，沙尘天气期间，动能主要来自地面变压风，全州出现偏西大风，有利于沙尘进一步扩散。

图5  2023年4月 18日08时至20日20时地面冷锋（左）和19日02时3小时变压图（右）

三、地面气象要素分析

1.地面温压特征分析

因沙尘最早出现在小灶火、格尔木地区，故选取两站地面温压资料进行分析，从中可以看出，沙尘天气出现时气压急剧下降，气温明显上升，这与一般冷空气引起的沙尘天气表现相反，沙尘暴爆发时，格尔木气温升高至19.8℃，升高幅度为5.1℃，气压下降至984.4hPa，降幅为4.5hPa，小灶火气温升高至15.0 ℃ ，升高幅度为5.1℃，气压下降至983.3hPa，降幅为4.8hPa，表明小灶火、格尔木受地面热低压控制，低压中心附近沙尘强度强。

图6 2024年4月18日20时-20日08时小灶火、格尔木地面三线图

2.沙尘传输特征（3小时变压及风向风速）

选取茫崖、都兰、乌兰三站分析其3小时变压与上游站点风向风速变化可知，冷空气于18日夜间进入海西西部，19日01时格尔木出现沙尘暴，冷空气进入时间较沙尘出现时间提前约2-3小时；从上游站点风向、风速变化来看，下游站点出现沙尘天气约1-2小时前，上游（最近国家站）风速突然增大，风向径直指向下游站点。

四、沙尘滞空原因分析

1.高空风场特征

由茫崖、格尔木及都兰三站高空风场—时间剖面图可以看出，沙尘发生前，整层为偏西气流控制，19日08时400hPa附近偏西气流加强，出现急流，在急流的抽吸作用下600hPa以下风向由西南风转为偏西风，风速明显增大，有利于沙尘天气发生，与实况吻合；沙尘过程期间中高层风速减弱，风向稳定少变，近地层风速较小，茫崖以偏东风为主，格尔木、都兰以偏西风为主，有利于沙尘的输送，较弱的近地层风有利于浮尘天气维持；21日08时格尔木地区近地层风速增大并转为西南风，都兰及茫崖逐渐转为偏东风和偏西风，使得沙尘天气开始减弱并消散。

图7  2023年4月19日08时-22日20时茫崖、格尔木及都兰三站高空风场—时间剖面图

2.逆温层分析

从格尔木及都兰逆温层变化图可以看出沙尘天气期间均存在明显的逆温层，不同时段逆温层高度不同；沙尘暴开始出现时格尔木、都兰逆温层较低，有较强的湍流运动；沙尘天气维持期间出现双层逆温，最高逆温层顶明显升高，逆温层厚度变大，有利于沙尘天气维持；沙尘天气期间，逆温层厚度相对稳定，变化幅度较小。

图8  2023年4月19日08时-21日08时格尔木、都兰逆温层变化图

五、小结

1.南疆冷高压东移南下和柴达木盆地地面热低压发展是此次沙尘天气过程的主要影响系统，长期稳定维持较高的气压梯度为此次沙尘天气提供了充分的动力条件。

2.沙尘天气期间柴达木盆地存在明显的逆温层，沙尘暴开始出现时格尔木、都兰逆温层较低，沙尘天气维持期间出现双层逆温，最高逆温层顶明显升高，逆温层厚度变大，有利于沙尘天气维持，沙尘天气期间，逆温层厚度相对稳定，变化幅度较小。

3.沙尘暴发生后，中高层风速减弱，近地层风速较小，风向稳定少变有利于浮尘天气维持，茫崖以偏东风为主，格尔木、都兰以偏西风为主有利于沙尘的输送。

4.本地沙尘天气与上游站点风向风速密切相关，当上游站点风向指向本地时，上游风速较小，沙尘输送缓慢，时间差较大，上游风速较大，沙尘输送较快，时间差较小。

参考文献

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作者简介：谢文山（1994.10），男，汉族，青海省互助县人，本科，工程师，从事气象局综合测报岗工作。