...干旱区极端降水的时空分布及变化特征分析.doc

赵淑君++胥凤花++徐立强

[摘 要]本文利用1980-2011年（缺2000年）内蒙古地区43个台站水平能见度资料及NCEP＼NCAR2.5*2.5日平均再分析资料，中国气象局气候诊断中心的环流指数对内蒙古地区近三十年沙尘暴的时空分布特征，影响因子以及沙尘暴发生多发期和少发期的大气环流形势进行分析，研究结果表明内蒙古地区沙尘暴的发生存在明显的空间和时间分布特征，沙尘暴多发于沙漠或沙地的下风向，沙尘暴在80年代为多发期，90年代发生次数减少，21世纪又开始增多，呈现明显的年代际变化。沙尘暴多发期北方冷空气频繁，风速较大，导致同期气温偏低，降水偏少。分析大尺度大气环流显示，沙尘暴多发期，对流层低层，西伯利亚高压范围偏小。对流层中层，东亚大槽偏西偏强，内蒙古地区多处于西北气流中，有利于北方冷空气向南输送，极涡偏强。对流层高层，西风较一般年份偏弱，北风偏强，利于北方冷空气南下。

[关键词]内蒙古；沙尘暴；春季；西伯利亚高压

中图分类号：P445.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）06-0207-01

内蒙古自治区是我国沙尘暴多发区，也是我国北方主要的沙尘源地之一，沙尘暴的研究是内蒙古自治区天气预报工作中的一项重要内容，内蒙古中西部地区是我国北方沙尘暴的主要源地之一，而影响内蒙古中西部沙尘暴的主要沙漠有巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠、毛乌素沙地等，那里的强及特强沙尘暴几乎占我国北方沙尘暴的2/3。因此分析研究内蒙古春季沙尘暴时空分布特征及其大气环流的变化之间的关系，概括出引发内蒙古春季沙尘暴的基本环流背景，对进一步提高内蒙古春季沙尘暴短期气候预测准确率，对防灾减灾、生态环境建设的决策具有重要意义。

一、沙尘暴的时空变化特征

内蒙古春季水平能见度较好，约23km～30km，在内蒙古的西部、中部、东部各出现一个低值区域，出现的区域分别是内蒙古巴丹吉林沙漠、浑善达克沙地、蒙古国赤壁下风向，说明沙尘天气具有明显的空间分布特征，且很大程度上受到沙漠或沙地分布的影响（图略）。从各台站31年春季发生沙尘天气的总次数看出，内蒙古西部地区阿拉善盟沙尘暴次数较少，鄂尔多斯市南部出现高值中心，同时在乌兰察布市、锡林郭勒盟和赤峰市的南部出现更大的高值中心，其中沙尘暴天气最多的为锡林郭勒盟南部的多伦县，31年共发生112次沙尘天气（图略）。从本文所用方法处理数据得到的结果显示，沙尘暴发生的年代际变化，20世纪90年代是沙尘暴的少发期，80年代和21世纪初是沙尘暴的多发期，沙尘暴的发生呈现明显的年代际变化。从31年数据中选出6年沙尘暴多发年，6年少发年。

二、沙尘天气的影响因子

从沙尘暴多发年和少发年1000hPa气温距平值可见，沙尘暴多发，内蒙古大部分地区处于温度负距平，气温较常年偏低，冷空气偏强或者较频繁。沙尘暴少发年气温较常年偏高，甚至中国大部分地区都处于西北--东南走向的温度正距平带。在沙尘暴的多发年，内蒙古西部和南部地区降水偏少，沙尘暴少发年整个内蒙古地区为降水正距平控制，降水明显偏多。沙尘暴多发年，内蒙古大部分地区处于风速正距平，风速较常年偏大，少发年，风速较常年偏小。

三、沙尘天气的大气环流特征

从海平面气压（图略）来看，西伯利亚高压中心位置在多发年和少发年并无明显的区别，但其高压的强度和范围有显著差异。沙尘暴多发年，西伯利亚高压强度偏弱，范围偏小。沙尘暴少发年，西伯利亚高压范围偏大，与多发年相比1020hPa等值线范围在东西向宽近10个经度，南北向上宽近5个纬度。同时，其东侧的阿留申低压在少发年明显强于多发年，相应的距平图（图略）上，沙尘天气多发年，中国西北部地区和鄂霍次克海出现正距平中心，而中国东部大部分地区为负距平。沙尘天气少发年，形势则刚好相反，相应的1000hPa水平风场图上，多发年风速较大且偏北易于引导冷空气南下，同时出现沙尘天气。

从500hPa位势高度来看，沙尘暴多发年极涡偏强，中心数值低于5200gpm，少发年极涡偏弱，中心数值为5300gpm。极涡的扩张与收缩控制冷空气的强弱，进而影响中高纬天气系统，甚至整个北半球，同样影响沙尘暴的发生。春季，强极涡伴随着强冷空气，引导强风南下，有利于沙尘暴的发生。

在沙尘暴多发年乌拉尔山阻塞关键区50—80E，45—65N[8]，大部分为正距平，表明多发年阻塞形势偏强，下游环流形势稳定，整个东亚处于宽广的低槽区，有利于冷空气的堆积和爆发，进而影响沙尘暴的发生。而少发年正好相反。同时，从低层（1000hPa）和高层距平正负值中心与500hPa类似，表明阻塞形势深厚且发展完好。多发年，东亚大槽位于内蒙古东北部，内蒙古大部分地区处于槽后西北气流中，有利于北方冷空气向南输送，且强度明显强于少发年，少发年东北大槽偏东，已到达黑龙江境内，甚至移出中国东北部内蒙古地区多处于偏西气流控制。为进一步验证极涡、东亚大槽及极涡与内蒙古沙尘天气的关系，计算了亚洲区极涡强度和极涡强度，东亚大槽位置、强度及亚洲经纬向环流于内蒙古沙尘天气的的相关系数。结果表明，亚洲区极涡强度、亚洲纬向环流与内蒙古沙尘天气有较好的的相关，相关系数分别达到0.292、0.199。表明极涡偏强，亚洲纬向环流偏强时，内蒙古沙尘天气频繁（表1）。

从纬向风距平来看，沙尘暴多发年份，内蒙古地区中西部及东部大部分中低层处于正距平，高层全区处于负距平，表明内蒙古地区大气处于斜压状态，易出现不稳定，有利于高空动量下传，进而引起沙尘暴。从各层经向风来看，沙尘暴多发年内蒙古全区处于经向风正距平，表明北风较一般年份偏强，环流指数也可以看出，沙尘暴多发期纬向环流较一般年份偏强，与前面得到的结论吻合。

四、总结

（一）内蒙古地区沙尘暴的发生存在明显的空间和时间分布特征，沙尘暴多发于沙漠或沙地的下风向，沙尘暴在80年代为多发期，90年代发生次数减少，21世纪又开始增多，呈现明显的年代际变化。

（二）沙尘暴多发期北方冷空气频繁，风速较大，导致同期气温偏低，降水偏少。少发年呈相反的特征。

（三）分析大尺度大气环流显示，沙尘暴多发期，对流层低层，西伯利亚高压范围偏小，对流层中层，东亚大槽偏西偏强，内蒙古地区多处于西北气流中，有利于北方冷空气向南输送，极涡偏强。对流层高层，西风较一般年份偏弱，北风偏强，利于北方冷空气南下.

参考文献

[1] 王式功，杨德保，金炯，等.我国西北地区沙尘暴时空分布及其成因分析[A].中国科协第二届青年学术年会論文集（资源与环境科学分册）[C].北京：中国科学技术出版社，1995.364-370.

[2] 钱正安，宋敏红，李万元.近50年来中国北方沙尘暴的分布及变化趋势分析[J].中国沙漠，2002，22（2）：106-111.