2020年夏季格爾木一次沙塵暴過程中地面氣象要素和AQI的響應

韓廷芳，陳宏松，祁玉佳，劉成豐

(青海省格爾木市氣象局，青海 格爾木 816099)

引言

沙塵暴天氣過程是格爾木地區(qū)主要災害性天氣之一，春、秋季較常見[1～3]，是預報、預警的工作重點，同時也是難點。其主要特點是冷空氣過境導致能見度急劇降低，大多伴有大風，有時過程后期會有降水天氣。沙塵暴天氣可能導致道路堵塞、交通中斷，塑料大棚設施嚴重受損等，因此很多學者對格爾木地區(qū)[4～7]及其他地區(qū)[8～10]沙塵暴的成因及分布特征進行過大量的分析研究，但對沙塵暴過程中本站更精細化的地面氣象要素特征分析的文獻比較少見，在沙塵暴天氣發(fā)生過程中對本站氣象要素特征進行精細化的分析研究，有助于掌握本地沙塵暴天氣過程發(fā)生發(fā)展的一般規(guī)律和特點。筆者利用2020年8月20～21日格爾木大風—沙塵暴—揚沙—浮塵天氣過程中高空、地面資料及AQI值，分析研究此次沙塵暴天氣的高空及地面天氣形勢，沙塵暴出現前后地面氣象要素及AQI的響應，探索夏季出現沙塵暴過程前后格爾木本站氣象要素的變化規(guī)律及相關的參考指標，為今后預測夏季格爾木地區(qū)的沙塵暴天氣提供參考，進一步做好夏季格爾木沙塵暴預報、預警及氣象服務工作，發(fā)揮氣象防災減災第一道防線作用。

1 天氣實況

2 高低空天氣形勢分析

2.1 高空環(huán)流形勢

圖1 2020年8月20日500 hPa環(huán)流形勢

2.2 地面形勢

圖2 2020年8月20日地面氣壓場(a)和8月20日冷鋒動態(tài)圖(b)

3 沙塵暴天氣過程地面氣象要素和AQI的響應

3.1 氣溫和相對濕度的響應

圖3 2020年8月20日格爾木沙塵暴發(fā)生前后氣溫、相對濕度及能見度變化

3.2 氣壓和風速的響應

圖4 2020年8月20日格爾木沙塵暴發(fā)生前后氣壓、風速及能見度變化

3.3 AQI的響應

圖5是2020年8月20日格爾木沙塵暴發(fā)生時次前后PM10逐時值及前后5日AQI逐日平均值變化曲線。由圖5(a)可見，沙塵暴發(fā)生前PM10穩(wěn)定維持在0.2 mg/m3以下，沙塵暴發(fā)生時迅速增大至1.5 mg/m3，增加了近7倍。沙塵暴結束后PM10又降到0.2 mg/m3以下。PM10與能見度呈現明顯的負相關，沙塵天氣對空氣污染的影響非常明顯。圖5(b)可見，沙塵暴發(fā)生前格爾木逐日AQI在70以下，空氣質量指數類別為良、等級為二級，首要污染物是臭氧8 h(O38h)，沙塵暴發(fā)生時AQI上升至102，空氣質量指數類別為輕度污染、等級為三級，其后3 d首要污染物均為顆粒物(PM10)，23日后隨著天況好轉首要污染物轉為臭氧8 h(O38h)。

圖5 2020年8月20日格爾木沙塵暴發(fā)生前后PM10(a)和AQI(b)變化

4 結論

本文對2020年8月20～21日格爾木沙塵暴過程高空及地面天氣形勢、沙塵暴出現前后地面氣象要素及AQI變化特征進行分析，得到如下結論：

(1)高空槽及地面冷鋒過境為沙塵暴發(fā)生發(fā)展提供了動力條件。

(2)前期連續(xù)2日30℃以上的高溫為沙塵暴天氣提供充分的熱力條件。沙塵出現的2 h內格爾木站氣溫驟降5.5℃，對應沙塵暴強度增強、能見度瞬間下降。整個過程中，氣溫與相對濕度呈反相位，前期地面空氣的干暖狀態(tài)，有利于沙塵暴天氣的發(fā)生和發(fā)展。

(3)格爾木沙塵暴發(fā)生前后地面氣壓變化呈現“U”字形，氣壓低值出現時間比沙塵暴出現時間提前約5 h。沙塵暴發(fā)生前期地面氣壓減小明顯(減壓5 hPa)，沙塵暴來臨前氣壓上升，沙塵暴發(fā)生時氣壓急劇上升，沙塵暴結束后，氣壓仍上升了一段時間。表明前期受低壓控制，隨后氣壓迅速加大，為沙塵暴爆發(fā)提供了動力條件。沙塵暴發(fā)生前風速很小，沙塵暴來臨時風速迅速增大，風速的急速增大為起沙提供了必要的動力條件。

(4)沙塵暴發(fā)生前PM10很小，沙塵暴發(fā)生時迅速增大，沙塵暴結束后PM10又快速下降。PM10與能見度呈現明顯的負相關；沙塵暴發(fā)生前AQI較小，沙塵暴發(fā)生時AQI上升明顯，而且首要污染物要素發(fā)生變化，沙塵期間首要污染物是PM10，沙塵前和沙塵后首要污染物為臭氧8 h(O38h)，沙塵天氣對空氣質量的影響非常明顯。