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本文利用内蒙古地区观测资料和MM5非静力模式对2001年4月6-8日发生在内蒙古自治区为主的我国北方多个省区的强沙尘暴天气过程中蒙古气旋的发生、发展和强沙尘暴成因分别进行了观测研究和数值模拟分析。主要结果有: (1) MM5成功地模拟了本次天气过程。(2)蒙古气旋的发展可以概括为地形影响下的斜压不稳定的发展。(3)地形影响的重要性表现为:(a).阿尔泰-萨彦岭山地对低层冷空气产生阻滞,其机制可用“不同阻塞”来描述。(b).阿-萨山地及其与青藏高原间形成的峡谷地形强迫形成低空峡谷急流,输送冷空气和具有气旋性涡度的空气。(c).地形通过强迫形成峡谷急流影响高空急流的强度和位置进而影响气旋发展。(d).山地对低层冷空气的阻塞使山地上方的等熵面更加陡立,即加强了斜压强迫并对其产生向下吸引。气旋的剧烈发展则是由于对流层高高层位涡平流、高空急流次级环流辐散强迫及斜压作用的共同作用。 沙尘暴过程主要是由气旋冷锋及锋后地面大风触发的。地面大风的形成与气旋发展、锋后冷平流以及地形强迫的峡谷急流、高空急流下落有关。地面大风中心出现在内蒙古中部偏北地区形成是由于该区域形成深厚底部混合层使高空急流下落导致的到达对流层中层的高空动量能够被充分下传到地面。分析显示:锋前强烈地面加热产生的热对流也是沙尘暴形成的一个重要因素。 混合层是产生沙尘暴的一个重要层结因素。混合层的存在减小了形成强对流需要的抬升能量;且其本身能够表征沙尘暴的强弱。本次过程中沙尘暴在内蒙古中部偏北地区达到最强主要由于深厚混合层的形成。其形成原因是:上部中性层的存在以及长时间的地面加热形成的深厚底部混合层,他们构成“双中性层”的结构并由于锋面抬升而引发深厚干对流。另外,地形和低空气流的适宜配置使该地区获得了最显著的锋后混合层的平流贡献也是黑风暴在内蒙古中部形成的一个原因。 敏感试验验证了地形对低空峡谷急流和高空急流的强迫作用。同时说明:地面加热是冷锋锋生的主要强迫机制;地面加热对锋前混合层和热对流形成以及锋后上升运动强度具有决定性的影响。