《华北平原东北部春季沙尘天气的观测探究》4000字（论文）

华北平原东北部春季沙尘天气的观测研究目录TOC\o"1-2"\h\u17459一、沙尘天气的类型与危害 19922（一）浮尘 124452(二)扬沙 2737（三）沙尘暴 28977二、沙尘天气的观测内容与方法 32587三、沙尘天气的主要影响系统 52779（一）冷锋型沙尘天气 5243（二）蒙古气旋与冷锋混合型沙尘天气 510199(三)回流型沙尘天气 6279四、经验小结 63903参考文献 6摘要：遵化站处于华北平原东北部，周边绿化程度较低，存在较多易起沙源地，仅位于东南方100多公里的滦河下游就为沙质土壤，是遵化站春季沙尘天气的主要来源地之一。除此之外，遵化站北方还存在着浑善达克沙地，西方存在有毛乌素沙地、库布齐沙漠、腾格里沙漠等。根据统计结果表明1997-2019年遵化春季是沙尘天气的多发季节，主要集中在3-4月，其占全年风沙的74.4%。本文结合近几年来的工作经验，总结了几点沙尘天气观测的方法，为后期沙尘天气的观测提供参考借鉴。关键词：华北平原；春季；沙尘天气；观测一、沙尘天气的类型与危害按照世界气象组织（WMO）和地面观测规范的规定，沙尘天气被分为浮尘和扬沙、沙尘暴三大类型。同时沙尘暴也有强沙尘暴与特强沙尘暴之分，这一气候现象多发生于我国的西北，内蒙古西部干旱半干旱地区春季，是一种极具危害性的天气。这一天气现象具有有突发性、影响面广、破坏力强、生命周期较短等特点。（一）浮尘浮尘天气是指在无风或平均风速≤3m/s的天气条件下，尘沙在天空中飞舞，水平能见度在10km以下的天气情况，它是北方城市冬季常见的一种灾害性天气。遵化地处华北平原东北部，产生浮尘的方式主要有两种，一是沙尘暴、扬沙发生之后还没有沉底的微小沙尘漂浮于空中。二是由于上层气流传输而引起大气中污染物的扩散。浮尘发生的时候，一般没有风或者风很小，远看风景呈黄褐色、灰黄色或者土黄色，太阳是苍白色的或淡黄色的，到了晚上，月亮就会变红或者是浅黄色。人们一般把浮尘称为“可吸入微粒”，因其颗粒小，体轻，因此可以长期漂浮于大气中，飘浮范围可以达到数十公里，能持续积累于大气之中，使得空气污染程度逐步加剧。[1]如果在室内观察，可以在短时间内看到桌面和窗户落满灰尘。这一天气现象会加剧鼻炎、咽炎等患者的症状，并且空气中可以清楚地闻到灰尘气味。此外，由于浮尘造成的严重空气污染，还会影响人的视觉和嗅觉功能，使人产生头晕、头痛、乏力及恶心、呕吐等不适症状，甚至发生哮喘等疾患，极大地影响了人们的身体健康。(二)扬沙扬沙天气的产生，是因为某一地区地表尘沙受到大气流的强活动携带导致的。扬沙发生后，空气能见度会出现显著降低，空气浑浊，对人体健康产生不良影响。这一天气通常会在冷空气过境时或雷雨天气、飑线的作用下发生，在北大多发生在春季。[2]当出现扬沙天气时，空气的水平能见度为1公里~10公里，并且浮尘四处飞扬，凡通过的区域空气混浊、呛人、迷眼，会导致严重的空气污染，影响交通出行和飞行安全，尤其会影响人体健康，导致呼吸道等相关疾病患者增加。（三）沙尘暴沙尘暴就是由于强风导致地面上的尘沙被吹起，造成空气非常浑浊，水平能见度在1km以下的天气现象。[3]沙尘暴属于风蚀荒漠化天气现象，其形成是由于自然因素与人类活动综合作用的结果。人为因素是指因人类生产生活等活动造成的植被破坏，而导致的风沙灾害暴发的频数加大。沙尘暴天气多发于冬春季，这时受干旱的影响，此时由于天气干旱几乎没有降水，导致地表异常干燥疏松，地表的抗风蚀能力也大大降低，当出现强风天气时，便会有大量沙尘卷入空气中，导致出现沙尘暴天气。沙尘暴天气是我国西北和华北北部地区发生的一种极强的灾害性天气，在这种恶劣天气下会导致房屋倒塌、交通供电堵塞或者中断，甚至会因线路短路发生火灾，还会造成人员出现伤亡，以及畜牧业损失惨重等等。同时，还会损害作物生长，还会因空气能见度低导致交通事故，耽误航班。还会造成空气污染，危害人类身体健康。沙尘暴还会加重土壤风蚀和土地沙漠化现象，给国民经济建设与人民生命财产安全带来严重损失与巨大危害。二、沙尘天气的观测内容与方法以2015年春华北地区沙尘天气为例，由于在强烈冷空气的作用下，于2015年3月27—30日，内蒙古中部偏东、黑龙江以南的北京、天津、河北、河南和山东、江苏等共计11个省（区、市）产生了沙尘天气，达到110万km2的地区受到沙尘天气影响，其中华北，黄淮地区和其他地区能见度大多在8km以下。3月27日，扬沙浮尘天气还出现在内蒙古中部地区，并且PM10浓度很低（见图1a）。28日，在偏北气流的作用下，由于上升气流向高空中移动，导致沙尘向南输送后发生下沉，造成华北、黄淮地区发生了大面积沙尘天气，在PM10浓度方面，部分地区甚至高于350ug·m-3（见图1b）；然后，在东北地区的中南部和华北、黄淮等地区产生了大面积的能见度在5km以下的霾。3月29—30日由于受到偏南风的作用，还造成已经活动到华北南部、黄淮、江淮东部及其他地区的沙尘出了少见的回流输送，这也导致北京、河北等地区在发生霾天气的同时，又遭遇了沙尘天气，此处天气的主要污染物为PM10（见图1c和1d）。[4]造成此处沙尘天气的源头是蒙古国及内蒙古中部，东北地区的西部等地区，在偏北气流的引导下，还波及到西北地区的东部和华北的大部分地区，以及东北地区以南，黄淮和江淮东部等地，是一次偏北路径型的沙尘天气过程。图12015年3月27—30日PM,。最高浓度(单位:pg·m―')及沙尘天气分布图(a)27日,(b)28日,(c)29日,(d)30日根据京津冀各大城市PM10浓度的时间序列图显示，北京沙尘浓度最大时期为3月28日07~14时，在这一阶段内PM10峰值浓度甚至逼近1000ug·m-3,此时沙尘天气强度也达到最高峰。3月28日18时至29日06时，PM10稳定在约100µg·m-3,此时沙尘天气也趋于缓和。但3月29日08时开始PM10浓度再次突然上升，在29日12时，PM10浓度达到531µg·m-3，此时沙尘天气也趋于猛烈状态。这主要是由于此时为偏南风，导致了华北南部，黄淮及其他地区沙尘向北方返回传输，并再次途径北京引起的。[5]而天津地区的PM10峰值浓度比北京晚了2小时左右，但从3月28日13时至29日03时，天津地区的PM10浓度一直稳定在500ug·m-3以上，持续时间远远超过北京地区，3月29日05时，PM10浓度降至250µg·m-3左右以后，12时又出现反弹，至16时再次达到峰值350,ug·m-3，这也说明天津受到沙尘回流的影响小于北京（图2a）。而徐州、连云港、淮安和盐城、宿迁与其他地区PM10浓度骤升时间较为吻合，3月29日10时左右，以上5个城市PM10浓度骤增，在13时左右达到高峰，浓度在400~800ug·m-3之间，与北京相比，PM10峰值浓度在上述城市更高，但要大大低于天津地区（图2b）。图22015年3月28—30日北京,天津、石家庄(a)和徐州、连云港、淮安﹑盐城﹑宿迁(b)PM10浓度时间序列图沙尘天气的主要影响系统（一）冷锋型沙尘天气沙尘天气的主要影响系统之一是冷锋型沙尘天气。冷锋型沙尘过程发生频繁且持续时间长，对我国北方及周边地区造成严重影响。比如，2007年5月7日到11日，我国北方发生的一次纯冷锋型沙尘天气是来自塔克拉玛干沙漠，由于受冷高压前部强冷锋影响，导致我国北方多数地区发生了沙尘暴。气溶胶指数的日平均值通常为1.5-3.5，最高指数会达到5左右；靠近源区的沙尘最大扬起可以达到5.5km的海拔高度，并出现一条中心距离3km的沙尘输送带，沙尘高度随着纬度升高而升高，退偏振比与双波长信号比的最大值分别为0.4与1.3。（二）蒙古气旋与冷锋混合型沙尘天气此外，还有蒙古气旋与冷锋混合型沙尘天气。2008年5月25日至29日出现的冷锋和蒙古气旋混合型沙尘天气起源于蒙古中南部的戈壁地区,在气旋和冷锋的共同作用下,我国内蒙古中东部等地区出现大范围沙尘暴天气;气溶胶指数的大值区呈气旋状,在中心其值最大达到8;沙尘的传输高度一般在海拔2-4km之间,能分辨到的沙尘最高高度为5km左右,在沙尘沉降区分辨到的沙尘主要分布在1km以下;在气旋前部,沙尘粒径比较大,退偏振比和双波长信号比最大达到0.38和1.64,在海上沙尘的沉降区内,其值最大分别为0.32和1.57。另外，还会出现蒙古气旋和冷锋混合型沙尘天气。2008年5月25日~29日的一次冷锋与蒙古气旋混合沙尘天气是源自蒙古中南部戈壁地区，由于受到气旋，冷锋等多种因素影响，我国内蒙古中东部及其他地区发生了大面积的沙尘暴天气。气溶胶指数大值区表现为气旋状，中心处最大值为8；沙尘传输海拔高度通常为2-4km，能够辨别沙尘的最大高度约5km，在区分沙尘沉降区可以判断的沙尘多集中于1km范围内；气旋正面沙尘粒径相对较大，退偏振比与双波长信号比的最大值分别为0.38与1.64，海上沙尘沉降区，其数值最高的是0.32，最低的是1.57。(三)回流型沙尘天气此外还出现了回流型沙尘天气。例如2021年3月14日到15日，我国北方许多地方有扬沙或者浮尘现象，局部地区发生沙尘暴。据北京市生态环境监测中心3月15日监测数据显示，大多数地区PM10浓度超过2000微克/立方米。这次沙尘天气除影响范围广外，也具有鲜明的特征，就是原本已经准备南下的沙尘天气仅仅过了一天，就卷土重来，使得北京和其他地区再次受到沙尘的影响，此次沙尘“返场”恰好是回流天气之一。当冷空气势力减弱时，就可能出现这种情况。过去在华北地区冬季降雪一般以回流天气为主，亦称华北回流，指入海高压后或高压底气流，携带充沛水汽由海上返流到沿海地区所造成的多雨（雪）天气。但在春秋两季还会出现降水回流和沙尘回流等现象，夏季通常很少出现。经验小结浮尘多为上游传播而来，或为沙尘暴、扬沙出现后下沉的细粒浮游于空中而形成，前者出现时往往伴随较大的风;后者出现一般风速较弱，上游出现沙尘暴、扬沙后的尘沙随上层气流向下游传播时，下游台站往往先观测到高空浮尘，然后观测到地面浮尘，在时间上地面浮尘存在滞后性。

2.高空浮尘容易误认为卷层云，应从有无晕圈、是否存在冰晶、丝缕结构加以判断。出现浮尘时相对湿度较低，一般在20%左右，当高空浮尘下传时，湿度会迅速下降，这也是卷层云与浮尘的区别之一。参考文献[1]桂海林,秦贺,赵培涛,等.2018年春季北京一次沙尘天气边界层特征及来源分析[J].气象与环境学报,2021,37(4):8.[2]张雯欣方新竹项晓彤.2021年春季一次强沙尘暴天气过程分析[J].安防科技,2021,000(012)