沙尘天气的气象因素及其影响机制综述

北京地区沙尘污染特征分析

• 沙尘期间，气溶胶光学厚度通常低于城市局部累积造成的前期污染水平。
• 在沙尘天气中，大颗粒物浓度显著增加。
• 从低压底部延伸出的冷锋是引发沙尘的重要气象条件。
• 大风的来临有效清除了城市中的污染物，尤其是气态污染物和细颗粒物。

沙尘天气过程的发展演变特征

• 地形、700hPa和850hPa短波槽的快速移动及冷锋过境的综合影响（如强烈的上升气流，有利的动力条件）促进了沙尘的形成。
• 较高的摩擦速度导致沙尘排放通量和PM10浓度增加。
• 近地面的强风、高温和低湿度增强了沙尘的产生过程。
• 沙尘区域上空的高空急流中心的维持，急流中心风速的增加、范围的扩大和向下的延伸有利于高动量的向下传输和近地面大风的形成。

中国北方沙尘天气的气候条件

气候条件分析

• 沙源区与非沙源区的气象要素关系存在差异。
• 沙尘天数与大风天数及平均风速之间存在显著的正相关关系。
• 沙尘天数与相对湿度呈显著的负相关关系（通过了0.01水平的显著性检验）。
• 西北四个观测站的沙尘天数与蒸发量、地表温度显著正相关。

大风条件

• 大风虽是沙尘暴形成的重要条件之一，但并非唯一条件。沙尘天气较少的地区通常因缺乏沙源或受到特定气候环境的限制而难以形成沙尘暴。
• 即使大风频繁，如果没有来自沙源地区的沙尘经过，一般也不会发生沙尘暴。

湿度条件

• 西部地区蒸发量夏季较高，冬季较低，因此该地区沙尘天气多发于春夏季。
• 西南地区相对湿度的最低值出现在冬季至春季中期，这使得沙尘天气在这段时间内较为频发。

地表温度与积雪的影响

• 温度升高导致土壤解冻，土质变得疏松，沙粒易于被风吹起（土壤冻结且积雪覆盖时，不利于沙尘的形成）。
• 温度升高使大气趋于不稳定，垂直运动加剧。
• 沙尘天气与地温的相关性由西向东逐渐减弱。

总结

• 沙尘天数的高峰通常与大风天数的高峰和相对湿度的低谷相吻合。
• 春季，地表温度高，大气结构不稳定，对流活动强烈，同时地表土层解冻，积雪融化，易引发沙尘天气。
• 然而，各气象要素的作用各有特点，表明沙尘天气的形成关键在于当地的地表条件和长期的气候环境（包括年际气候变化的影响）。
• 沙尘天气的预测应首先关注沙尘多发区。
• 上一年夏季的降水量对沙尘天气的形成有重要影响，尤其是在沙尘多发区，两者呈现明显的负相关关系。

• 前期气温升高，降水偏少。
• 蒙古气旋强度异常强大。
• 防护林对近地面小范围风场有一定影响，但在极端不利的气象条件下，仍可能出现大范围、高影响的沙尘暴天气。

具体分析

• 蒙古国和中国西北地区的沙尘源区在晚冬和春季降水异常偏少，春季气温偏高，导致气候异常干旱。
• 春季温带气旋活动引起的强风，加上偏西北气流将干旱地区的粉尘扬起。
• 西伯利亚高压的增强为沙尘天气提供了强有力的动力条件，蒙古国和中国西北、华北地区受到阶段性偏西北风的影响。
• 此次冷空气并未改善雾霾状况，反而带来了沙尘天气。

前一年降水少（地表裸露）
降水少、温度高 – 沙源地容易起沙（干燥少雨）
春季蒙古气旋、气旋后部的西伯利亚冷高压、冷暖气团的交汇 – 提供动力条件（冷空气影响、良好的输送条件）