鄔銳:沙塵天氣背后冷暖空氣的勢(shì)力爭(zhēng)奪(4月19和28日兩次沙塵天氣的比較)
-本文原載2023年4月29日?騰訊新聞-
一、4月28-29日沙塵天氣過(guò)程
受冷空氣帶來(lái)的大風(fēng)影響,4月28日開(kāi)始內(nèi)蒙古中部、寧夏、甘肅中部、陜西北部先后出現(xiàn)揚(yáng)沙、浮塵和沙塵暴天氣。中央氣象臺(tái)于27日18時(shí)發(fā)布沙塵暴藍(lán)色預(yù)警,28日06時(shí)繼續(xù)發(fā)布沙塵暴藍(lán)色預(yù)警。29日06時(shí)解除沙塵暴藍(lán)色預(yù)警,但提示今天08時(shí)至明天08時(shí),新疆南部、內(nèi)蒙古中部、河南、安徽、湖北、湖南北部等地的部分地區(qū)仍有揚(yáng)沙或浮塵天氣。
氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)顯示,28日早間沙塵主體覆蓋我國(guó)內(nèi)蒙古中部、寧夏、陜西北部、甘肅東部(圖1),上述地區(qū)出現(xiàn)大范圍PM10重度?嚴(yán)重污染,內(nèi)蒙古阿拉善左旗PM10峰值濃度達(dá)到4289微克/立方米。


二、此次沙塵天氣的成因

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,常年4月正是我國(guó)沙塵天氣最為頻繁的時(shí)段,平均可達(dá)4.5次,3月和5月不相上下,分別為3.4次和3.1次。在一年中一般首次出現(xiàn)在2月(常年平均日期為2月16日),3-5月進(jìn)入高發(fā)期。
4月不僅是沙塵過(guò)程最頻繁的時(shí)候,強(qiáng)度往往也最強(qiáng),常年4月的沙塵天氣過(guò)程,有58.9%達(dá)沙塵暴及以上級(jí)別,3月和5月分別有48.5%和45.9%達(dá)到沙塵暴及以上級(jí)別。
形成沙塵的必要條件就是沙塵源土壤情況、冷空氣帶來(lái)的大風(fēng)和不穩(wěn)定的大氣層結(jié)。春季氣溫回升迅速,北方沙源地開(kāi)始解凍,加之降水較少,難以抑制沙塵,便為沙塵發(fā)生提供了物質(zhì)條件。同時(shí),春季是冬季風(fēng)環(huán)流向夏季風(fēng)轉(zhuǎn)換的時(shí)期,北方冷空氣活動(dòng)仍然頻繁,大風(fēng)天氣多發(fā),就容易把地表的土或沙吹起來(lái),從而形成沙塵天氣。冷暖空氣的不同配置影響大氣層結(jié)束的穩(wěn)定性,對(duì)沙塵天氣的發(fā)生發(fā)展起到促進(jìn)或遏制的作用。
形成沙塵的前兩個(gè)必要條件(沙塵源土壤情況和冷空氣帶來(lái)的大風(fēng))在新聞分析里多有討論,而不穩(wěn)定的大氣層結(jié)卻很少提及。下面就冷暖空氣的配合對(duì)此次與4月19-21日沙塵天氣進(jìn)行比較。
三、與4月19-20日沙塵天氣的對(duì)比分析
4月18日至23日,一股強(qiáng)冷空氣影響我國(guó),甘肅中西部、寧夏、陜西和山西等地均出現(xiàn)先后出現(xiàn)大風(fēng)、沙塵、寒潮、暴雨和暴雪等天氣。中央氣象臺(tái)4月18日18時(shí)發(fā)布沙塵暴藍(lán)色預(yù)警,4月20日沙塵天氣已經(jīng)進(jìn)入尾聲,影響范圍已經(jīng)縮小、強(qiáng)度減弱,中央氣象臺(tái)06時(shí)解除沙塵暴藍(lán)色預(yù)警。新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、陜西、山西等地先后出現(xiàn)揚(yáng)沙或浮塵天氣,其中新疆、內(nèi)蒙古、甘肅等部分地區(qū)有沙塵暴,局地有強(qiáng)沙塵暴。
4月20日09:00 FY氣象衛(wèi)星沙塵監(jiān)測(cè)圖(來(lái)自國(guó)家衛(wèi)星氣象中心)

4月18日08:30 FY氣象衛(wèi)星沙塵監(jiān)測(cè)圖(來(lái)自國(guó)家衛(wèi)星氣象中心)
雖然沙塵暴預(yù)警解除,但4月20日午后開(kāi)始,北方的沙塵突破秦嶺-大巴山一線進(jìn)入四川。四川北部的廣元在短短2個(gè)小時(shí)內(nèi)(12時(shí)至14時(shí)),PM10濃度從98微克/立方米直線陡升至602微克/立方米。從20日下午開(kāi)始,四川、甘肅、寧夏、陜西、山西等地降水發(fā)展增多,沙塵與雨雪天氣幾乎是無(wú)縫連接。4月20日以來(lái),雨雪天氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、累計(jì)降水量大,局地降溫幅度超過(guò)20℃。甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西等地出現(xiàn)了降雪或雨轉(zhuǎn)雪,其中山西、陜西多地出現(xiàn)暴雪甚至大暴雪,多地積雪深度達(dá)到10厘米以上,打破當(dāng)?shù)?月最深積雪紀(jì)錄。

4月19-20日沙塵天氣和之后到20-23日的強(qiáng)降雪天氣最主要的原因是強(qiáng)冷空氣勢(shì)力威猛,山西、陜西、湖北、貴州等地氣溫降幅大,最低氣溫降幅在12℃以上,局部地區(qū)有超過(guò)18℃的強(qiáng)降溫。
強(qiáng)冷空氣攜帶北方沙塵時(shí)遇上了北擴(kuò)的強(qiáng)盛偏南暖濕氣流,再加上偏東回流所輸送的水汽,冷暖氣流交匯過(guò)程中形成大范圍雨雪天氣。
這樣的冷暖空氣配置,一方面是暖濕空氣遏制了強(qiáng)冷空氣的向南進(jìn)犯;另一方面,強(qiáng)冷空氣除了在西北地區(qū)東部到華北西部地區(qū)形成了范圍較大的冷墊,提供了降雪所需的溫度條件外,其攜帶的沙塵氣溶膠也為降雪提供了凝結(jié)核的條件。
沙塵氣溶膠是大氣氣溶膠的重要組成部分。在大氣中,氣溶膠是云團(tuán)形成的種子。周圍的水蒸氣會(huì)附著在氣溶膠表面,凝結(jié)成水滴,再凝結(jié)成云。云中的水滴會(huì)碰撞合并成更大的水滴,最終形成雨雪。沙塵氣溶膠可以作為云凝結(jié)核,影響云的形成、輻射特性和降水,產(chǎn)生間接的氣候效應(yīng),被稱為“冰核效應(yīng)”。據(jù)有關(guān)研究發(fā)現(xiàn),大氣中的沙塵會(huì)使我國(guó)西北干旱地區(qū)天空云量增加,減輕太陽(yáng)炙烤,也會(huì)使下游地區(qū)增加雨雪量。
不過(guò)沙塵氣溶膠對(duì)于降水并非越多越好,當(dāng)氣溶膠高度集中時(shí),許多微小的顆粒就會(huì)形成同樣微小的云滴,反而不易融合到一起。也有研究發(fā)現(xiàn),沙塵粒子通過(guò)吸收太陽(yáng)光,熱其所在的大氣層,抑制風(fēng)暴云以及隨之降水的形成,使得沙塵暴成為沙漠化加劇的重要原因。沙塵氣溶膠對(duì)于降水產(chǎn)生和發(fā)展的作用還有待更多的科學(xué)探索。
本次沙塵天氣過(guò)程,由于強(qiáng)冷空氣和暖濕氣流的另一種配置,導(dǎo)致了江淮的部分地區(qū)仍有可能有浮塵天氣的影響。昨天,我國(guó)雨雪增多,南方降雨達(dá)本輪過(guò)程鼎盛,其中,西南、華中南部、華東西部和南部、華南等地部分地區(qū)降大到暴雨,湖南衡陽(yáng)、江西吉安、廣西河池和桂林等局地大暴雨(100~212毫米);華北部分地區(qū)出現(xiàn)中雨,北京東北部局地大雨或暴雨,部分地區(qū)伴有雷暴大風(fēng)和冰雹天氣。而今天的天氣形勢(shì)并不足以遏制沙塵天氣的南下,我國(guó)大部雨雪稀少,較強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在東北、華南等地。所幸本次沙塵天氣本身與前幾次相比,起沙范圍較小、起沙高度較低,傳輸過(guò)程中沉降較快,因此對(duì)江淮地區(qū)產(chǎn)生的影響比預(yù)期的弱,PM10的濃度并未有太明顯的提高。
