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摘 要：通过对Micaps3天气图进行天气形势、物理量场的定量分析，以及单站气象要素的演变分析，结果表明，2011年5月11日发生在张家口的一次大风沙尘天气过程起源于蒙古，高空槽和蒙古气旋是主要影响系统；上游地区多站出现沙尘暴以及强沙尘暴，是此次张家口大风沙尘天气过程持续时间较长的重要原因。
关键词：大风；沙尘；蒙古气旋；上升运动
中图分类号： P46 文献标识码：A
气象上将平均风力≥6级（风速≥10.8m/s）或者瞬时风力≥8级（风速≥17.2 m/s）称之为大风[1]，而扬沙指强风从地面卷起大量沙尘，水平能见度大于1.0km、小于10km [2～3]的天气现象。扬沙、浮尘、沙尘暴和大风是灾害性自然现象，破坏了生态环境[4] ，污染了空气，对农业、工业、交通运输和人们的生命财产、身体健康具有一定的危害，对气候的变化也产生一定的影响，是张家口市主要的灾害性天气之一，近年来越来越引起人们的重视。因此，做好大风、沙尘天气的预报工作，并采取积极的防范措施，对人们的日常生活具有现实意义[1]。
1 天气过程概述
5月11日发生在张家口市的大风沙尘天气过程起源于蒙古，源地属于干旱和半干旱气候，水资源紧缺，地表植被稀疏且风蚀严重，并有大片的沙漠或沙地，沙尘源物质比较丰富。
1.1 2011年5月10～11日，内蒙古部分地方出现大风、沙尘暴
受蒙古气旋影响，从5月10日夜间开始，内蒙古自治区锡林郭勒盟出现大范围大风沙尘天气，阿巴嘎旗、苏尼特左旗等部分地方出现强沙尘暴；苏尼特右旗瞬间最大风速达到27m/s。5月11日晚间，内蒙古自治区赤峰市巴林左旗林東镇出现强沙尘暴天气，有效能见度不足200m。
1.2 2011年5月11日张家口市出现大风沙尘天气
5月11日8：00起，张家口市自西向东出现大风、扬沙天气过程，市区、坝上的康保、沽源、尚义、张北4县，以及坝下怀安、崇礼、涿鹿、怀来等地陆续出现了浮尘、扬沙天气，整个扬沙浮尘天气过程在张家口区域共持续了12h，崇礼测站记录浮尘发生时的能见度为800m，同时从11日10：00起截止到20：00，坝上康保、沽源、尚义、张北4县以及怀来还出现了大风天气，康保最大瞬时风速达到22m/s。大风以及较差能见度给农业、供电、城市公共设施造成了极大破坏，交通也带来了不便。
2 高空环流形势及地面影响系统
2.1 2011年5月10日8：00～11日20：00高空环流形势分析
由图1可见，2011年5月10日08：00高空500hPa中高纬为两槽一脊，50。N以北 125。E附近有阻塞高压，中心气压值548hPa，40。N ～50。N之间、120。E附近是弱高压脊区；两低槽一个位于贝加尔湖以西100。E附近，另一地槽在130。E～160。E之间，100。E附近槽区内在60。N附近有闭合低涡，中心气压值528hPa，张家口处于弱高压脊区高空偏西气流控制下。
10：20 500hPa高空图显示，张家口市仍处于弱高压脊区内高空偏西气流控制下，但风速明显增大，由08：00的4m/s增大到14m/s；上游河套地区的风速也明显增大，由08：00的14～18m/s增大到20：00的28～30m/s。风速增大的同时，从100。E附近槽区内分离出一高空低槽，东移南压到105。E附近蒙古国中部地区。
11日08：00时，从100。E附近槽区内分离出的高空低槽继续东移并已南压至内蒙及河套地区，张家口市已处于槽前偏西气流控制下，由10日20：00的14m/s增加到20m/s；700hPa图上，由10日08：00的6m/s增大到16m/s；850hPa，由10日08：00的4m/s增加到12m/s。上游内蒙中部地区的东胜、临河、呼和浩特等测站的风速也在32～40m/s。
11日20：00，500hPa风速由08：00的20m/s增大到30m/s；700hPa由08：00的16m/s增大到20m/s；850hPa由08时的12m/s增大到20m/s。高空500hPa低涡分离出的低槽继续东移至115。E张家口附近。10日20：00到11日20：00配合东移南压的高空500hPa槽，在高空均对应有西风急流区，风速在40m/s。10日20：00低空700 hPa、850hPa均有闭合低涡与东移南压的高空槽对应，到了11日08：00，对应高空槽东移南压，低空700 hPa闭合低涡东移，其底部槽区东移南压到河套西部110。E～115。E附近内蒙山西河北交界区域内，11日20：00低空700 hPa闭合低涡东移至内蒙东部120。E附近，其底部槽区也东移到华北中部地区。
2.2 2011年5月10日08：00～11日20：00地面形势分析
5月10日08：00的地面图上，贝加尔湖以西新疆以北50。N附近有一闭合高压，中心值为1032.5hPa，贝加尔湖以东100。E～120。E之间蒙古国境内有一低压，中心值为1002.5hPa，在高低压之间为一东北～西南向的等压线密集区。
10日20：00，蒙古气旋仍维持在100。E～120。E之间，低压中心稍有东移至110。E附近，高压中心气压值略有下降，等压线密集区也东移至贝加尔湖以东，张家口市在此气旋前部。
11日08：00，地面40。N以北仍维持着10日西高东低的环流形势，并且等压线密集区变为南北走向，11日白天此系统缓慢东移。从10日08：00到11日20：00此系统东移10个经度左右，低压中心已到了内蒙古东部，等压线密集区主体已东移到蒙古中部，张家口市也处于等压线密集区里。
从10日20：00起，105。E附近蒙古国中部等压线密集区域内已有强沙尘暴生成，内蒙古自治区锡林郭勒盟出现大范围大风沙尘天气，部分地方出现强沙尘暴。到了11日05：00，张家口市天空状况记录为晴好，等压线密集区内的强沙尘仍在持续。到了11日08：00，等压线密集区东移到张家口市，沽源、尚义、崇礼、怀安、怀来出现浮尘天气，11：00，市区和怀来出现扬沙，14：00，康保怀来出现扬沙，20：00，张北和涿鹿出现扬沙。直至11日20：00，共有9个县区出现扬沙浮尘天气，康保、沽源、尚义、张北4县以及怀来还出现了大风天气，康保最大瞬时风速达到22m/s。5月11日晚间，内蒙古自治区赤峰市巴林左旗林东镇出现强沙尘暴天气，有效能见度不足200m。 从5月10日到11日的高空环流和地面形势综合演变分析可知，本次大风沙尘天气过程，是高空冷空气东移南压与蒙古气旋的共同影响，上游地区多个站点出现强沙尘天气并且持续时间长，也是此次张家口大风沙尘天气过程持续时间较长的重要原因。本次天气过程预报的失败原因，主要是未考虑到上游地区发生沙尘并传输到张家口市。
3 单站地面气象要素分析
以张北为代表站，分析大风沙尘天气过程前后气温、6小时变压和能见度几要素的变化。图2（a）为10～11日张北6小时变压，图2（b）为10～11日张北气温和能见度；从两个图中的曲线可以看出，大风沙尘天气过程前后，有气温下降、气压增大、能见度骤降的特点。5月10日，冷空气开始影响内蒙古，张家口依然为晴好天气，能见度为30km，5月10日夜间～11日08：00，能见度骤然降低。由于锋后冷空气辐散下沉，导致气温下降，使锋面前后的气温梯度加大，气压升高，从而加大气压梯度，使风速迅速增大，地面摩擦风速增大，导致张家口本地大风沙尘天气的出现。
4 湍流运动和上升气流是发生沙尘暴的动力条件
研究表明，一次沙尘天气过程，空气里的大部分沙尘来自局地沙尘的补充，所以，一次沙尘天气的发生，除了要有大尺度天气系统为前提，还需要局地有动力条件配合，使沙尘在局地得到补充。
4.1 湍流运动分析
产生沙尘天气，一个很重要的动力因素是空气中有强的边界层湍流。湍流强度表示为脉动风速的均方根与平均风速的比值，Iv=sqr（脉动风速）/平均风速。其中脉动风速=瞬时风速～平均风速。湍流风速与脉动风速成正比，脉动风速大时，湍流强度也强，脉动风速小时，湍流强度也小。本文用康保站定点观测风速来近似代替瞬时风速，近似地分析沙尘天气发生前后湍流强度与地面大风的关系，发现风速存在跃变，跃变时段与张家口市出现沙尘天气的时间相对应。由此可见，这次出现在张家口市大范围的沙尘天气存在着较强的湍流垂直运动。
4.2 锋前上升和锋后下沉形成了垂直环流圈
沙尘被大风卷起，还需要抛到一定高度才能形成沙尘天气。5月10日夜间，在冷锋前部，蒙古国部分地区出现沙尘暴，个别地方出现强沙尘暴，随着蒙古气旋的东移，沙尘范围也向东推进。沙尘暴发生区域，从地面到700hpa为辐合气流，而在500hpa恰好为正涡度平流区，低层辐合、高层辐散，形成上升气流，此上升气流正好是地面强起沙区。而在冷锋后部，是强烈的下沉运动区，锋前的上升运动和锋后的下沉运动构成了垂直环流圈，下沉气流推动其前面的暖气团强烈抬升，形成了本次的沙尘天气。
5 小结
通过对Micaps3天气图进行天气形势、物理量场的定量分析，以及单站气象要素的演变分析，初步得出结论如下：
5.1 2011年5 月10～11日发生在张家口市大范围大风沙尘天气，主要是受高空槽和地面蒙古气旋的共同影响。
5.2 在系统东 移南压过程中，在蒙古中部东部，内蒙中部沙尘易发地有较强沙尘天气产生，在系统东移过程中蒙古东部配合有较强上升运动区，为上游地区的沙尘传输到张家口市并持续时间较长提供了有利条件。
5.3 湍流运动 是沙尘天气产生的动力条件；锋前的上升运动和锋后的下沉运动构成了垂直环流圈，下沉气流对暖气团抬升起推动作用。
5.4 本次大风 沙尘天气过程预报失败的原因，主要是未考虑到上游地区发生沙尘暴及强沙尘暴并传输到张家口市。
参考文献
[1] 董怡.2008年4月25日河北省大风扬沙天气过程分析[J].安徽农学通报，2010，16（17）：199-200.
[2] 范一大，史培军，王秀山，等.中國北方典型沙尘暴的遥感分析[J].地球科学进展，2002，17（2）.
[3] 张增祥，周全斌，刘斌，等.中国北方沙尘灾害特点及其下垫面状况的遥感监测[J].遥感学报，2001.5（5）.
[4] 陈广庭.北京强沙尘暴史和周围生态环境变化[J].中国沙漠，2002，22（3）：211-213.
关键词：大风；沙尘；蒙古气旋；上升运动
中图分类号： P46 文献标识码：A
气象上将平均风力≥6级（风速≥10.8m/s）或者瞬时风力≥8级（风速≥17.2 m/s）称之为大风[1]，而扬沙指强风从地面卷起大量沙尘，水平能见度大于1.0km、小于10km [2～3]的天气现象。扬沙、浮尘、沙尘暴和大风是灾害性自然现象，破坏了生态环境[4] ，污染了空气，对农业、工业、交通运输和人们的生命财产、身体健康具有一定的危害，对气候的变化也产生一定的影响，是张家口市主要的灾害性天气之一，近年来越来越引起人们的重视。因此，做好大风、沙尘天气的预报工作，并采取积极的防范措施，对人们的日常生活具有现实意义[1]。
1 天气过程概述
5月11日发生在张家口市的大风沙尘天气过程起源于蒙古，源地属于干旱和半干旱气候，水资源紧缺，地表植被稀疏且风蚀严重，并有大片的沙漠或沙地，沙尘源物质比较丰富。
1.1 2011年5月10～11日，内蒙古部分地方出现大风、沙尘暴
受蒙古气旋影响，从5月10日夜间开始，内蒙古自治区锡林郭勒盟出现大范围大风沙尘天气，阿巴嘎旗、苏尼特左旗等部分地方出现强沙尘暴；苏尼特右旗瞬间最大风速达到27m/s。5月11日晚间，内蒙古自治区赤峰市巴林左旗林東镇出现强沙尘暴天气，有效能见度不足200m。
1.2 2011年5月11日张家口市出现大风沙尘天气
5月11日8：00起，张家口市自西向东出现大风、扬沙天气过程，市区、坝上的康保、沽源、尚义、张北4县，以及坝下怀安、崇礼、涿鹿、怀来等地陆续出现了浮尘、扬沙天气，整个扬沙浮尘天气过程在张家口区域共持续了12h，崇礼测站记录浮尘发生时的能见度为800m，同时从11日10：00起截止到20：00，坝上康保、沽源、尚义、张北4县以及怀来还出现了大风天气，康保最大瞬时风速达到22m/s。大风以及较差能见度给农业、供电、城市公共设施造成了极大破坏，交通也带来了不便。
2 高空环流形势及地面影响系统
2.1 2011年5月10日8：00～11日20：00高空环流形势分析
由图1可见，2011年5月10日08：00高空500hPa中高纬为两槽一脊，50。N以北 125。E附近有阻塞高压，中心气压值548hPa，40。N ～50。N之间、120。E附近是弱高压脊区；两低槽一个位于贝加尔湖以西100。E附近，另一地槽在130。E～160。E之间，100。E附近槽区内在60。N附近有闭合低涡，中心气压值528hPa，张家口处于弱高压脊区高空偏西气流控制下。
10：20 500hPa高空图显示，张家口市仍处于弱高压脊区内高空偏西气流控制下，但风速明显增大，由08：00的4m/s增大到14m/s；上游河套地区的风速也明显增大，由08：00的14～18m/s增大到20：00的28～30m/s。风速增大的同时，从100。E附近槽区内分离出一高空低槽，东移南压到105。E附近蒙古国中部地区。
11日08：00时，从100。E附近槽区内分离出的高空低槽继续东移并已南压至内蒙及河套地区，张家口市已处于槽前偏西气流控制下，由10日20：00的14m/s增加到20m/s；700hPa图上，由10日08：00的6m/s增大到16m/s；850hPa，由10日08：00的4m/s增加到12m/s。上游内蒙中部地区的东胜、临河、呼和浩特等测站的风速也在32～40m/s。
11日20：00，500hPa风速由08：00的20m/s增大到30m/s；700hPa由08：00的16m/s增大到20m/s；850hPa由08时的12m/s增大到20m/s。高空500hPa低涡分离出的低槽继续东移至115。E张家口附近。10日20：00到11日20：00配合东移南压的高空500hPa槽，在高空均对应有西风急流区，风速在40m/s。10日20：00低空700 hPa、850hPa均有闭合低涡与东移南压的高空槽对应，到了11日08：00，对应高空槽东移南压，低空700 hPa闭合低涡东移，其底部槽区东移南压到河套西部110。E～115。E附近内蒙山西河北交界区域内，11日20：00低空700 hPa闭合低涡东移至内蒙东部120。E附近，其底部槽区也东移到华北中部地区。
2.2 2011年5月10日08：00～11日20：00地面形势分析
5月10日08：00的地面图上，贝加尔湖以西新疆以北50。N附近有一闭合高压，中心值为1032.5hPa，贝加尔湖以东100。E～120。E之间蒙古国境内有一低压，中心值为1002.5hPa，在高低压之间为一东北～西南向的等压线密集区。
10日20：00，蒙古气旋仍维持在100。E～120。E之间，低压中心稍有东移至110。E附近，高压中心气压值略有下降，等压线密集区也东移至贝加尔湖以东，张家口市在此气旋前部。
11日08：00，地面40。N以北仍维持着10日西高东低的环流形势，并且等压线密集区变为南北走向，11日白天此系统缓慢东移。从10日08：00到11日20：00此系统东移10个经度左右，低压中心已到了内蒙古东部，等压线密集区主体已东移到蒙古中部，张家口市也处于等压线密集区里。
从10日20：00起，105。E附近蒙古国中部等压线密集区域内已有强沙尘暴生成，内蒙古自治区锡林郭勒盟出现大范围大风沙尘天气，部分地方出现强沙尘暴。到了11日05：00，张家口市天空状况记录为晴好，等压线密集区内的强沙尘仍在持续。到了11日08：00，等压线密集区东移到张家口市，沽源、尚义、崇礼、怀安、怀来出现浮尘天气，11：00，市区和怀来出现扬沙，14：00，康保怀来出现扬沙，20：00，张北和涿鹿出现扬沙。直至11日20：00，共有9个县区出现扬沙浮尘天气，康保、沽源、尚义、张北4县以及怀来还出现了大风天气，康保最大瞬时风速达到22m/s。5月11日晚间，内蒙古自治区赤峰市巴林左旗林东镇出现强沙尘暴天气，有效能见度不足200m。 从5月10日到11日的高空环流和地面形势综合演变分析可知，本次大风沙尘天气过程，是高空冷空气东移南压与蒙古气旋的共同影响，上游地区多个站点出现强沙尘天气并且持续时间长，也是此次张家口大风沙尘天气过程持续时间较长的重要原因。本次天气过程预报的失败原因，主要是未考虑到上游地区发生沙尘并传输到张家口市。
3 单站地面气象要素分析
以张北为代表站，分析大风沙尘天气过程前后气温、6小时变压和能见度几要素的变化。图2（a）为10～11日张北6小时变压，图2（b）为10～11日张北气温和能见度；从两个图中的曲线可以看出，大风沙尘天气过程前后，有气温下降、气压增大、能见度骤降的特点。5月10日，冷空气开始影响内蒙古，张家口依然为晴好天气，能见度为30km，5月10日夜间～11日08：00，能见度骤然降低。由于锋后冷空气辐散下沉，导致气温下降，使锋面前后的气温梯度加大，气压升高，从而加大气压梯度，使风速迅速增大，地面摩擦风速增大，导致张家口本地大风沙尘天气的出现。
4 湍流运动和上升气流是发生沙尘暴的动力条件
研究表明，一次沙尘天气过程，空气里的大部分沙尘来自局地沙尘的补充，所以，一次沙尘天气的发生，除了要有大尺度天气系统为前提，还需要局地有动力条件配合，使沙尘在局地得到补充。
4.1 湍流运动分析
产生沙尘天气，一个很重要的动力因素是空气中有强的边界层湍流。湍流强度表示为脉动风速的均方根与平均风速的比值，Iv=sqr（脉动风速）/平均风速。其中脉动风速=瞬时风速～平均风速。湍流风速与脉动风速成正比，脉动风速大时，湍流强度也强，脉动风速小时，湍流强度也小。本文用康保站定点观测风速来近似代替瞬时风速，近似地分析沙尘天气发生前后湍流强度与地面大风的关系，发现风速存在跃变，跃变时段与张家口市出现沙尘天气的时间相对应。由此可见，这次出现在张家口市大范围的沙尘天气存在着较强的湍流垂直运动。
4.2 锋前上升和锋后下沉形成了垂直环流圈
沙尘被大风卷起，还需要抛到一定高度才能形成沙尘天气。5月10日夜间，在冷锋前部，蒙古国部分地区出现沙尘暴，个别地方出现强沙尘暴，随着蒙古气旋的东移，沙尘范围也向东推进。沙尘暴发生区域，从地面到700hpa为辐合气流，而在500hpa恰好为正涡度平流区，低层辐合、高层辐散，形成上升气流，此上升气流正好是地面强起沙区。而在冷锋后部，是强烈的下沉运动区，锋前的上升运动和锋后的下沉运动构成了垂直环流圈，下沉气流推动其前面的暖气团强烈抬升，形成了本次的沙尘天气。
5 小结
通过对Micaps3天气图进行天气形势、物理量场的定量分析，以及单站气象要素的演变分析，初步得出结论如下：
5.1 2011年5 月10～11日发生在张家口市大范围大风沙尘天气，主要是受高空槽和地面蒙古气旋的共同影响。
5.2 在系统东 移南压过程中，在蒙古中部东部，内蒙中部沙尘易发地有较强沙尘天气产生，在系统东移过程中蒙古东部配合有较强上升运动区，为上游地区的沙尘传输到张家口市并持续时间较长提供了有利条件。
5.3 湍流运动 是沙尘天气产生的动力条件；锋前的上升运动和锋后的下沉运动构成了垂直环流圈，下沉气流对暖气团抬升起推动作用。
5.4 本次大风 沙尘天气过程预报失败的原因，主要是未考虑到上游地区发生沙尘暴及强沙尘暴并传输到张家口市。
参考文献
[1] 董怡.2008年4月25日河北省大风扬沙天气过程分析[J].安徽农学通报，2010，16（17）：199-200.
[2] 范一大，史培军，王秀山，等.中國北方典型沙尘暴的遥感分析[J].地球科学进展，2002，17（2）.
[3] 张增祥，周全斌，刘斌，等.中国北方沙尘灾害特点及其下垫面状况的遥感监测[J].遥感学报，2001.5（5）.
[4] 陈广庭.北京强沙尘暴史和周围生态环境变化[J].中国沙漠，2002，22（3）：211-213.