和田地区气象局，新疆 和田

收稿日期：2022年8月11日；录用日期：2022年9月8日；发布日期：2022年9月15日

摘要

2019年4月26日夜间和田地区自西向东出现了沙尘暴天气过程。利用常规天气资料、和ECMWF、ECMWF细网格和T639数值预报产品，对此次天气过程的影响系统、有关物理量场等方面进行分析，得出以下结论：1) 前期南疆盆地气温持续升高，热低压发展强烈，为沙尘暴天气较好的热力条件；2) 此次风沙天气过程主要是由于欧洲脊东南衰退，西西伯利亚低槽东移南压影响下形成的。此次环流形势特点：欧洲脊前北风带加强，西西伯利亚低槽南压，低槽分裂短波东移而引起的；3) 这次天气过程是一部分冷空气从南疆西北翻山入侵南疆盆地，有一部分冷空气从东面灌入盆地而引起了沙尘天气；4) 中低层冷暖空气的作用下，容易引起不稳定能量释放，因此冷暖空气在本地区交汇，低层辐合高层辐散的强上升运动区有良好的对应是导致这次沙尘暴天气的发生重要原因之一；5) ECMWF数值预报产品和ECMWF细网格数值预报产品，500 hPa影响系统西西伯利亚低槽的预报位置准确，但较实况槽的移动速度快点。EC细对此次天气预报与实况基本吻合，10米风场有重要指示意义；6) 通过对数值预报的成功运用和分析，这次沙尘天气预报服务非常成功、准确、及时、超前，社会效益十分显著。通过服务注意到，对做好数值预报解释应用工作，提高预报时效和准确率，值得进一步研究。

关键词

沙尘，影响系统，数值预报产品，和田地区

Analysis of Sand and Dust Weather Process Is Hotan Area from April 24 to 28, 2019

Ayixiamuguli∙Maimaiti, Ayixiamu∙Maimaiti Toheti, Guzalnur∙Anwar

Hotan Meteoroligical Bureau, Hotan Xinjiang

Received: Aug. 11^th, 2022; accepted: Sep. 8^th, 2022; published: Sep. 15^th, 2022

ABSTRACT

On the night of April 26, 2019, a sandstorm weather process occurred in Hotan area from west to East. Based on the conventional weather data, ECMWF, ECMWF fine grid and T639 numerical forecast products, the influence system of the weather process and relevant physical quantity fields are analyzed, and the following conclusions are drawn: 1) the temperature in the southern Xinjiang basin continued to rise in the early stage, and the thermal low pressure developed strongly, which is a good thermal condition for the sandstorm weather; 2) this sandstorm weather process was mainly formed by the southeast recession of the European ridge and the eastward movement and southward pressure of the West Siberian trough. The characteristics of this circulation situation are as follows: the strengthening of the north wind belt in front of the European ridge, the southward pressure of the West Siberian trough, the splitting of the trough and the eastward shift of the short wave; 3) in this weather process, some cold air invaded the basin of Southern Xinjiang from the northwest of Southern Xinjiang, and some cold air poured into the basin from the East, causing sand and dust weather; 4) under the action of the cold and warm air in the middle and low levels, it is easy to cause the release of unstable energy. Therefore, the intersection of the cold and warm air in the local area and the good correspondence between the strong upward movement areas of the convergence of the low levels and the divergence of the high levels are one of the important reasons for the occurrence of this sandstorm; 5) ECMWF numerical prediction products and ECMWF fine grid numerical prediction products, the predicted position of the West Siberian trough of the 500 hPa impact system is accurate, but the moving speed is faster than that of the actual trough. EC fine is basically consistent with the actual weather forecast, and the 10 m wind field has important indicative significance; 6) through the successful application and analysis of the numerical forecast, the sand and dust weather forecast service is very successful, accurate, timely and advanced, and the social benefits are very significant. Through the service, it is noted that it is worth further research to do a good job in the interpretation and application of numerical prediction and improve the timeliness and accuracy of prediction.

Keywords:Sand and Dust, Impact System, Numerical Prediction Products, Hotan Area

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1. 引言

沙尘天气按照其形成时能见度的不同分为四类，即浮尘、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴 [1]。

其中沙尘暴是干旱半干旱地区一种典型的灾害性天气，是指强风把地面大量沙尘卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度低于1 km的天气现象 [2]。全球范围内，沙尘暴共有四大多发区，分别是中亚五国及中国西北部的沙尘暴区，美国中西部的北美沙尘暴区，澳大利亚中西部的澳洲沙尘暴区以及非洲撒哈拉沙漠中的中非和西亚在内的中东沙尘暴区 [3]。随着经济快速发展和社会进步，近年来沙尘暴所造成的损失不断增加，尤其是对社会经济、人体健康、空气质量等方面造成严重的损失和极大的危害 [4]。因此研究沙尘暴有很重要的意义。

和田地区位于新疆最南端，地理位置为34˚22'~39˚38'N、77˚31'~84˚55'E，全境东西长570~648 km，南北宽420~580 km [5]。地形南高北低，南抵昆仑山与西藏自治区交界，北临塔克拉玛干大沙漠与阿克苏相连，东部与巴音郭楞蒙古自治州相接，西部与喀什地区毗邻，总面积为24.78 × 104 km²，其中山地占33.3%，沙漠戈壁占63%，绿洲仅占3.7%，是全国沙尘暴最为严重的区域之一 [6]。20世纪20年代，国际上就有对沙尘暴监测、时空分布、成因以及对策方面的研究成果 [7]。我国对沙尘暴的研究起步较晚，最早的成果是徐国昌等 [8]，因此沙尘暴对和田地区来说最重要的灾害性天气之一，为全面认识和田地区沙尘暴变化特征，有效提高沙尘暴预报预警和防灾减灾提供科学依据 [9] [10]。

2. 沙尘天气实况

2019年4月26日白天至27日早晨和田地区大部出现沙尘暴，扬沙天气，城区极大风速5~7级(9.8 m/s~14.2 m/s)，最小能见度252 (民丰)~1406米(墨玉)，11个区域自动站极大风速达7级以上，最大极大风速出现在洛浦县阿其克公路23.3 m/s。此次沙尘天气具体实况见附表1。

表1. 2019年4月27日和田地区风沙天气实况

单站地面气象要素演变

从和田站地面气象要素变化(图1、图2)来看，4月26日之前气温持续上升，相对湿度、本站气压缓慢下降，PM10、能见度变化较平稳；24日气温升至一周最高点32.7℃，相对湿度、本站气压分别降至最低点，为22日8%和25日849.98 hPa。天气出现时，气温快速下降、相对湿度、PM10、本站气压上升；至27日气温降至22.5℃，降幅达10.2℃，相对湿度上升到33%，升幅为15%，PM10上升到1033.4 mg∙m⁻³，达到几日中最高值，本站气压上升到856.1 hPa，升幅为6.2 hPa；其后，随着冷锋的逐步侵入东移，本站气压不断上升，风速、PM10逐渐减小，能见度渐渐趋于好转。

图1. 和田市4月22~27日日最高气温和湿度变化图

图2. 和田市4月22~27日气压与PM10变化图

3. 环流形势演变特征

3.1. 500 hPa高空环流形势

500 hPa高空图上，26日08时(图3)，整个欧亚范围经向环流为主，环流调整为两脊一槽型，欧洲和新疆有–高压脊，里海至巴湖为–低压槽，冷中心−38℃，随着欧洲脊东南衰减，西西伯利亚北风带加强，南疆盆地基本上为14 m/s的西风控制，20时低槽不停地分裂短波东移，盆地的风速已达到18 m/s，27日08时冷空气进入盆地，造成我区的风沙天气。

图3. 2019年4月26日500 hPa高空实况图

3.2. 地面形势以及要素分析

在25日20时地面图中，冷高压在里咸海一带和巴湖一带，一前一后两个高压中心，中心数值为1027.5 hPa，盆地为中心数值995 hPa热低压的控制，地面冷锋位于北疆到南疆西部沿国境线一带，26日02时开始，盆地内最低气压和高压中心最高气压相差20 hPa，喀什西风加大，风速达到10 m/s，说明有部分冷空气从盆地西北部入侵，盆地内喀什–和田气压差为6 hPa，08时开始我区盆地西风加大，风速达到8 m/s，和田中、西部出现扬沙天气，11时开始，随着巴湖冷高东移前沿已进入北疆北部，锋区也在天山北侧增强，部分冷空气东灌进入南疆盆地，若羌和且木站东风已加大，风速达到10 m/s，能见度下降为500米，出现沙尘暴，和田东部于田和民丰也开始出现沙尘暴，26日20时，盆地与东部气压差为17.5 hPa，盆地内和田–若羌气压差为9 hPa，若羌和且木能见度下降为100米，盆地东部东风已加大，27日02时，我区盆地风已转为东风，南疆盆地的辐合增强，东风增大，和田中、东部能见度开始下降一公里以下，此后，南疆盆地继续升压，盆地为浮尘天气为主。

4. 高低空物理量场分析

4.1. 850 hPa温度场特征

850 hPa温度场上25日20时，咸海至巴湖地区和北疆北部有4℃冷中心(L)的冷槽，锋区位于北疆到南疆西部沿国境线一带，我区为28℃暖脊(脊)控制，26日08时冷槽加强，锋区进入南疆西部，北疆北部冷槽东移南下，若羌以南形成一个冷中心，27日08时冷槽控制我区。

4.2. 高低空急流

26日08时，天气开始时底层(850 hPa)有强偏东风，东风已达26 m/s，500 hPa有西南风，高层(200 hPa)有偏西气流，风速已达52 m/s，由以上分析发现，沙尘天气出现时高空辐散低层辐合有利于上升运动，有良好的对应关系。

4.3. 各种不稳定指数变化情况分析

利用高空气象探测数据分析计算得出了四种不稳定指数：气团指数和强天气威胁指数。进行六个时次的比较，定量分析大气的稳定状况。

K指数： $\text{K}=\text{2T85}0-\left(\text{T}-\text{Td}\right)\text{85}0-\left(\text{T}-\text{Td}\right)\text{7}00-\text{T5}00$，其中T为温度，Td为露点，下标为等压面数值。K < 20，无对流性天气，K值越大，大气越不稳定。从表2可以看到30日08时(沙尘暴天气发生时) K值达到31，说明大气不稳定。

强天气威胁指数： $\text{I}=\text{12D}+\text{2}0\left(\text{T}-\text{49}\right)+\text{2f8}+\text{2f5}+\text{125}\left(\text{s}+0.\text{2}\right)$，当I > 300时，有发生强雷暴的可能。从表2中可以看到前4个时次的I指数在48.9~86.9之间，沙尘暴发生后有明显增大，增加为112.5，但仍然小于300。

表2. 和田站4月25日08时至27日20时两种稳定度指数值

5. 物理量场诊断分析

5.1. 温度平流场

4月26日20时500 hPa温度平流图上(图3)，在南疆盆地形成了一对冷暖中心区，南疆西部为冷中心，我区盆地为暖中心，这种冷暖空气的作用下，容易引起不稳定能量释放，因此冷暖空气在本地区交汇是导致这次沙尘天气的发生重要原因之一。

5.2. 散度场

4月27日08时低层850 hPa、700 hPa和田地区为辐合区，850 hPa辐合中心较大，位于在和田西北部，中心强度为−30 × 10⁻⁵ s⁻¹。500 hPa以上为辐散区(图4)，其中200 hPa的辐散中心强度达到为60 × 10⁻⁵ s⁻¹。由以上分析发现，强沙尘出现的范围与低层辐合高层辐散的强上升运动区有良好的对应关系。

图4. ECMWF和ECMWF细网格数值预报产品高度场叠加图

5.3. 垂直速度

4月26日20时，垂直速度图上850~500 hPa和田地区有上升气流，中心在和田东南部，尤其是700 hPa的上升气流最为强烈，中心值为−40 × 10⁻⁴ hPa∙s⁻¹，500 hPa以上和田地区有下沉气流，300 hPa的下沉气流最为强烈，中心值为22.5 × 10⁻⁴ hPa∙s⁻¹，为沙尘暴提供了很强的上升运动。

6. 数值预报分析

ECMWF数值预报产品、ECMWF细网格数值预报产品已成为预报业务工作中重要的参考工具，因为ECMWF数值预报产品的准确率高，可用时效长，ECMWF细网格数值预报产品，站点信息量比较多，比较细，预报间隔短，那么，如何很好地使用它们，发挥更大的作用，是我们应该解决的问题。下面对4月25日20时ECMWF数值预报产品、ECMWF细网格数值预报产品的各项产品资料进行分析。

6.1. 环流形势检验

ECMWF数值预报产品和ECMWF细网格数值预报产品，对于这场天气500 hPa影响系统西西伯利亚低槽的预报位置合强度基本上跟实况比较吻合，但较实况槽的移动速度快点。

6.2. ECMWF细网格10米风场检验

以25日20时为初始场EC细网格10米风场24小时预报26日08时全区扬沙起风时间和结束时间与实况基本一致。极大风速出现在洛浦县阿其克公路23.3 m/s，10米风场预报最大风速为12 m/s，预报与实况基本吻合，因此这场天气ECMWF细网格10米风场天气的开始时间和结束时间、强度报的都比较好，有比较好的指示意义。

7. 结论

1) 前期南疆盆地气温持续升高，热低压发展强烈，为沙尘暴天气较好的热力条件。

2) 此次风沙天气过程主要是由于欧洲脊东南衰退，西西伯利亚低槽东移南压影响下形成的。此次环流形势特点：欧洲脊前北风带加强，西西伯利亚低槽南压，低槽分裂短波东移而引起的。

3) 这次天气过程是一部分冷空气从南疆西北翻山入侵南疆盆地，有一部分冷空气从东面灌入盆地而引起了沙尘天气。

4) 中低层冷暖空气的作用下，容易引起不稳定能量释放，因此冷暖空气在本地区交汇，低层辐合高层辐散的强上升运动区有良好的对应是导致这次沙尘暴天气的发生重要原因之一。

5) ECMWF数值预报产品和ECMWF细网格数值预报产品，500 hPa影响系统西西伯利亚低槽的预报位置准确，但较实况槽的移动速度快点。EC细对此次天气预报与实况基本吻合，10米风场有重要指示意义。

6) 通过对数值预报的成功运用和分析，这次沙尘天气预报服务非常成功、准确、及时、超前，社会效益十分显著。通过服务注意到，对做好数值预报解释应用工作，提高预报时效和准确率，值得进一步研究。

文章引用

阿依夏木古丽·买买提,阿依夏木·买买提托合提,古扎丽努尔·艾尼瓦尔. 和田地区2019年4月24~28日沙尘天气过程分析
Analysis of Sand and Dust Weather Process Is Hotan Area from April 24 to 28, 2019[J]. 自然科学, 2022, 10(05): 802-808. https://doi.org/10.12677/OJNS.2022.105092

参考文献