天津市濱海新區(qū)沙塵天氣簡(jiǎn)析

任志軍，李 智

(天津市濱海新區(qū)氣象局 天津 300457)

0 引言

2021年3 月份天津市濱海新區(qū)發(fā)生了2次沙塵天氣，沉寂了多年的沙塵暴又開始活躍起來，揚(yáng)沙和沙塵暴均是強(qiáng)風(fēng)吹起沙、塵等顆粒物使能見度降低的天氣現(xiàn)象，因而把它們統(tǒng)稱為沙塵天氣。當(dāng)有效水平能見度小于1.0km時(shí)，稱之為沙塵暴；有效水平能見度在1.0～10.0km時(shí)，稱之為揚(yáng)沙。沙塵暴天氣屬于強(qiáng)災(zāi)害性天氣，可造成房屋倒塌、交通供電受阻或中斷、火災(zāi)、人蓄傷亡等，同時(shí)污染自然環(huán)境，破壞作物生長(zhǎng)，給經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的損失和極大的危害。例如2021年3月15日的沙塵暴就導(dǎo)致蒙古國多人死亡失蹤。沙塵暴危害主要體現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境惡化、人民生產(chǎn)生活受影響、生命財(cái)產(chǎn)受損失、交通安全難以保障等方面。目前，關(guān)于北方沙塵天氣的研究不多，主要有張亞妮等[1]對(duì)影響北京的一例沙塵天氣過程的起沙沉降及輸送路徑分析；張海霞等[2]對(duì)冀南地區(qū)一次強(qiáng)對(duì)流型強(qiáng)沙塵暴成因分析；張海霞等[3]對(duì)強(qiáng)沙塵暴天氣形成機(jī)制個(gè)例分析。天津市濱海新區(qū)東臨渤海，并且有著特殊的經(jīng)濟(jì)地位，因此了解該地區(qū)沙塵天氣發(fā)生狀況，有利于更好地保障人民生活財(cái)產(chǎn)安全。

1 沙塵天氣的成因和物理機(jī)制

沙塵天氣成因：有利于產(chǎn)生大風(fēng)或強(qiáng)風(fēng)的天氣形勢(shì)，有利的沙、塵源分布和有利的空氣不穩(wěn)定條件是沙塵形成的主要原因。強(qiáng)風(fēng)是沙塵暴產(chǎn)生的動(dòng)力，沙、塵源是沙塵暴的物質(zhì)基礎(chǔ)，不穩(wěn)定的熱力條件利于風(fēng)力加大、強(qiáng)對(duì)流發(fā)展，從而夾帶更多的沙塵，并卷揚(yáng)得更高。

除此之外，據(jù)相關(guān)資料報(bào)道，從20世紀(jì)80年代開始，全球就進(jìn)入了2000多年來最熱的時(shí)期，全球氣溫增暖，溫度顯著升高，干旱少雨，地表蒸發(fā)加大，土壤干燥，是沙塵暴形成的特殊的天氣氣候背景；地面冷鋒前對(duì)流單體發(fā)展成云團(tuán)或颮線是有利于沙塵暴發(fā)展并加強(qiáng)的中小尺度系統(tǒng)；有利于風(fēng)速加大的地形條件即狹管作用，濱海新區(qū)北部是狹長(zhǎng)平坦的東北平原，它的兩側(cè)被大興安嶺和縱貫?zāi)媳钡拈L(zhǎng)白山脈相夾，一直延伸至渤海北部，縱觀此地形大致為一狹長(zhǎng)的管狀，一旦有東移而來的冷空氣在長(zhǎng)白山脈受阻，就折向沿東北平原南下侵入渤海，所造成的東北大風(fēng)往往比相同強(qiáng)度的西北路徑的大風(fēng)風(fēng)速要大，這就是狹管效應(yīng)。以上3個(gè)方面也同樣是沙塵天氣形成的有利條件之一。

沙塵形成的物理機(jī)制：在極有利的大尺度環(huán)境、高空干冷急流和強(qiáng)垂直風(fēng)速、風(fēng)向切變及熱力不穩(wěn)定層結(jié)條件下，引起鋒區(qū)附近中小尺度系統(tǒng)生成、發(fā)展，加劇了鋒區(qū)前后的氣壓、溫度梯度，形成了鋒區(qū)前后的巨大壓溫梯度。在動(dòng)量下傳和梯度偏差風(fēng)的共同作用下，使近地層風(fēng)速陡升，掀起地表沙塵，形成沙塵暴或強(qiáng)沙塵暴天氣。

2 時(shí)間分布規(guī)律

2.1 天津市濱海新區(qū)沙塵暴次數(shù)的季節(jié)變化

從圖1可看出，濱海新區(qū)3～5月出現(xiàn)的沙塵暴次數(shù)占總次數(shù)的66.6%，沙塵暴多出現(xiàn)在春季。

2.2 濱海新區(qū)沙塵暴年總次數(shù)變化

從圖2可看出，濱海新區(qū)除了在1993、1994年出現(xiàn)的沙塵暴次數(shù)較多外，其他年份均較少，尤其是2002年以后沒有沙塵暴。

2.3 濱海新區(qū)揚(yáng)沙年總次數(shù)變化

從圖3可看出，濱海新區(qū)在1993、1994年出現(xiàn)的揚(yáng)沙次數(shù)曾達(dá)到高峰，但在2002—2021年3月份之前濱海新區(qū)再?zèng)]出現(xiàn)過沙塵暴，且揚(yáng)沙出現(xiàn)的次數(shù)也很少，主要由氣候原因造成。2021年沙塵天氣頻繁的原因一方面是因?yàn)榍捌诿晒艊约拔覈鞅辈繗鉁孛黠@偏高，降水較少，地表逐漸解凍，沙塵粒子容易起沙。春季干旱少雨是我國北方地區(qū)的一大氣候特征，持續(xù)干暖的氣候容易造成土質(zhì)疏松。在頻繁而強(qiáng)大的蒙古氣旋影響下，空氣對(duì)流發(fā)展和上下動(dòng)能交換又讓空氣中極易帶起沙塵粒子，因而容易形成沙塵。另一方面是因?yàn)槊晒艊^度放牧，導(dǎo)致植被減少，土壤沙漠化嚴(yán)重。

3 來源及路徑分析

影響濱海新區(qū)的沙塵天氣源地可分為境外和境內(nèi)2種：境外主要是蒙古國東南部戈壁荒漠區(qū)和哈薩克斯坦東部沙漠區(qū)；境內(nèi)主要有內(nèi)蒙古自治區(qū)東部、西部和新疆的塔克拉瑪干沙漠和庫爾班通古特沙漠，以及內(nèi)蒙古中部和河北省北部的退化草場(chǎng)、荒地。

通過分析發(fā)現(xiàn)，冷空氣的路徑主要有3條。

東路：從蒙古國東中部南下，影響我國東北、內(nèi)蒙古東部、中部和山西、河北及以南地區(qū)。

中路：從蒙古國中西部東南下，影響我國內(nèi)蒙古

中西部、西北東部、華北中南部及以南地區(qū)。

西路：從蒙古國西部和哈薩克斯坦東北部東南移，影響新疆在內(nèi)的西北、華北及以南地區(qū)。

通過表1發(fā)現(xiàn)，1983—2002年發(fā)生在濱海新區(qū)的沙塵暴，除了一次是東風(fēng)，其他幾乎全是西北大風(fēng)，可見沙塵暴的發(fā)生與西來的強(qiáng)冷空氣密不可分。

表1 濱海新區(qū)1983—2015年期間發(fā)生的沙塵暴時(shí)間及對(duì)應(yīng)的最大風(fēng)向風(fēng)速表Tab.1 Sand-dust storm time and corresponding maximum wind direction and speed from 1983 to 2015 in Binhai New Area

4 結(jié)論

①濱海新區(qū)3～5月出現(xiàn)的沙塵暴次數(shù)占總次數(shù)的66.6%，沙塵暴多出現(xiàn)在春季。

②濱海新區(qū)在1993、1994年出現(xiàn)的揚(yáng)沙次數(shù)曾達(dá)到高峰，但在2002—2021年3月份沒出現(xiàn)過沙塵暴，主要是氣候原因造成的。而2021年的沙塵天氣如此頻繁主要是蒙古國過度放牧，導(dǎo)致植被減少，土壤沙漠化嚴(yán)重；而且前期蒙古國以及我國西北部氣溫明顯偏高，降水較少，蒙古氣旋活動(dòng)頻繁，這些原因?qū)е律硥m天氣增加。