王建鹏[1]2003年在《西北地区沙尘暴天气过程的中尺度数值模拟及诊断分析》文中研究指明本文以实况资料作初始场，对西北地区2001年4月8～9日强沙尘暴天气过程的天气形势、风场和温度场进行数值模拟，模拟效果比较理想。并以输出的各预报量作了诊断分析，结果显示：①本次沙尘暴天气过程属于西北路径强冷空气入侵河西走廊引发的锋后偏西大风造成的，有利的气候背景是本次沙尘暴发生的基础。②大气斜压性强，系统深厚。高空冷槽及高空强锋区直接诱发了冷空气的爆发，动量下传作用、深厚的系统及有利的高低空配置是沙尘暴的天气诱因。500hPa强锋区、700hPa切变和锋前中尺度系统的强弱及位置变化是沙尘暴天气发生发展到减弱的直接原因。③地面冷高压、地面气旋及冷锋是造成本次沙尘暴天气的主要地面天气系统。地面冷高压及冷锋为沙尘暴天气的发生提供了风力条件，而中尺度气旋使冷锋前后气压梯度明显增强外，又使所控制的区域增温明显，使锋前辐合上升运动加强，为沙尘暴天气的发生提供了热、动力条件。 利用输出的位温、位势涡度场，对沙尘暴天气进行热动力条件分析，发现本次沙尘暴天气发生在大气层结稳定状态下，位温大值区及位温梯度与地面暖低压的强弱和移动有着很好的对应关系，位涡的水平分布特征和强弱变化对沙尘暴的出现时间和落区有一定的指示意义。对涡度、散度、垂直速度、螺旋度等物理量的水平和垂直分布特征进行对比分析，发现各物理量场在沙尘暴发展的不同时期有着很好的配置，揭示出西北地区沙尘暴天气的形成、发展、消弱的物理机制和中小尺度系统、次级垂直环流对沙尘暴天气发生发展的触发和指示作用。沙尘暴区上空螺旋度垂直分布为高层负值，低层正值，螺旋度大小的演变与沙尘暴的出现有一定的对应关系。对高空东西风场、南北风场的演变进行分析，发现高空急流对沙尘暴发生区有很好的指示作用，强沙尘暴位于200hPa高空急流入口区右侧、500hPa正涡度中心下风方和次级反环流的上升区域内。利用数值模拟试验来研究地形效应，揭示了地形因子在沙尘暴天气的作用，本文通过改变秦岭及河西走廊地形进行数值模拟试验，发现秦岭对此次沙尘暴天气系统影响很弱，而河西走廊地形对沙尘暴天气系统影响较大，河西走廊狭窄地形有利于低层风速加强，为沙尘暴形成提供了有利的地理环境。
王建鹏, 沈桐立, 刘小英, 李明, 薛春芳[2]2004年在《西北地区一次强沙尘暴天气过程的中尺度数值模拟及诊断分析》文中指出强沙尘暴多发生在我国西北地区,因此对该地区强沙尘暴天气过程进行深入研究,揭示沙尘暴形成的动力学特征及其机制,得到沙尘暴天气的一般规律,寻找具有预报意义的特征物理量或指标是非常必要的。
陶健红[3]2007年在《西北地区沙尘天气的气候特征及其影响研究》文中研究表明西北地区是世界上沙尘天气的高发区之一，沙尘天气对生态环境的影响已经引起了社会和政府的高度重视。本论文主要通过统计、诊断分析和数值模拟的方法对西北地区的沙尘天气及其影响进行了探讨。研究结果表明西北地区沙尘天气的气候特征是：西北地区大部分地方年平均沙尘日数在5天以上，50天以上的沙尘发生高频区主要集中在沙漠及周边地区。沙尘活动春季频繁，秋季较少。近46年年沙尘日数趋势总体上呈显着下降，沙尘天气高发区下降趋势更为明显。70年代中期开始由较多期跃变为一个相对较少期。当北太平洋地区位势高度偏低，青藏高原至新疆500hPa高压脊异常偏强，亚洲大陆中高纬高度场较常年偏高时，西北地区沙尘日数偏少，反之亦然。当春季太平洋海温表现为厄尔尼诺(拉尼娜)典型态时，同期沙尘日数偏少(多)。通过沙尘暴天气的天气学特点的诊断和模拟分析，找出沙尘天气的预报着眼点：伴随着强冷空气的入侵，地面蒙古气旋及其冷锋的强烈发展，中尺度切变线触发了沙尘活动。强沙尘暴发生在200hPa高空急流中心前部的出口区右侧。沙尘暴发生在不稳定的大气层结中，沙尘暴伴随有能量的积聚和释放过程。CUACE-Dust沙尘模式系统对沙尘天气有一定的预报能力。螺旋度反映了沙尘暴附近的动力场特征，将水平螺旋度、垂直螺旋度二者有机地结合在一起，可为沙尘暴预报提供参考依据，使沙尘暴天气的预报更具针对性。一方面，水平螺旋度更具预报指示性，另一方面，垂直螺旋度更倾向于反映系统的维持状况和系统发展、天气现象的剧烈程度。沙尘暴区上空垂直螺旋度的垂直分布为中高层负值，低层正值。随着正垂直螺旋度的加强且高度抬高，沙尘暴发展愈强烈。从时间演变上看，水平螺旋度正值区的加强时间超前于沙尘暴的发生。研究认为，沙尘天气对环境(空气质量、酸雨、辐射)有明显的影响。春季河西沙尘发生次数与同期兰州PM_(10)浓度呈显着正相关。通过定义指数的方法来定量评估河西沙尘活动对空气质量造成的影响，结果表明，兰州年度(3月，4月)PM_(10)质量浓度中的8.8％(13.9％，23.1％)是河西走廊沙尘活动向兰州输送PM_(10)颗粒的结果。青藏高原东北侧酸雨空间分布受沙尘的影响，沙尘活动频繁地区的降水pH值基本呈弱碱性或中性。沙尘较多的春季产生酸雨的概率小。沙尘活动可以使兰州、西峰站的降水pH值增加0.7。沙尘活动期间，大气浑浊度明显增加，沙尘活动对太阳辐射有明显的影响。与晴空日相比较，沙尘的散射辐射增加12.66-18.00％，净辐射下降6.68-45.79％、总辐射下降12.97-47.80％、反射辐射下降13.19-57.49％，直接辐射下降47.81-87.45％。在沙尘暴强盛期，各种辐射的强度都有显着的下降，对应的地面气温也有明显的下降。
马素艳[4]2013年在《一次强沙尘暴过程的诊断分析和数值模拟》文中认为本文使用1971至2010年内蒙古117个地面观测资料,统计分析了沙尘暴平均日数的时、空分布特征、年际和年代际变化。在此基础上,基于1°×1°NCEP资料、常规气象观测料及地面加密观测资料,对2011年5月11日发生在内蒙古锡林郭勒盟地区的强沙尘暴过程进行天气学分析和诊断,并利用WRF模式,即天气研究与预报系统(Weather Research and Forecasting Modeling System),对其进行数值模拟。结论如下：(1)统计结果分别给出40年年平均、各年代平均和各季节平均的内蒙古沙尘暴的多发中心,及年际、年代际变化。尤其是21世纪的前十年,沙尘暴的发生不但有向东扩展的趋势,而且内蒙古中部地区春季沙尘暴平均日数增加明显,巴彦淖尔市的西北部和锡林郭勒盟的西北部为强和特强沙尘暴的最频发中心。(2)此次强沙尘暴过程的主要影响天气系统为蒙古气旋和冷锋,冷涡及强锋区。按天气系统类型的划分可归纳为冷锋型,但蒙古气旋的快速发展和移动对沙尘暴的发生、发展和移动具有重要作用。地面气象要素在沙尘暴发生前后变化显着。地面温度在沙尘暴发生前增温显着,大气层结不稳定度显着增大,为此次强沙尘暴提供热力条件；中、低空温度槽落后于高度槽,此斜压结构使冷槽加深为冷涡,位温锋区显着,低层具有热力不稳定条件。沙尘天气开始时,等位温线几乎直立,即此时大气层结非常接近中性层结。高空急流加强和其下方垂直环流,为垂直运动、动量下传和加强锋区提供条件,垂直环流为这次沙尘暴产生提供了动力和热力机制。(3)水平螺旋度可指示高空槽发展变化,其负值中心略超前于高空槽。槽前沙尘区域主要位于hx和hy符号相反区域(hx>0,hy<0),槽后的沙尘区域主要位于hx和hy符号相同区域(hx>0,hy>0)。垂直螺旋度中高层正、负值变化反映了沙尘暴的发生和消亡过程,在沙尘天气开始时,垂直螺旋度的垂直结构为下负、中上层为正,其强中心与沙尘暴强中心对应。(4)PV1在300hPa的等值线密集带南侧对应了高空急流,沙尘暴发生在PV1梯度大值区内。在沙尘暴发生前开始出现“漏斗状”位涡下传,使地面气旋加强、风速增大,当1PVU等值线达到700hPa附近时,沙尘暴爆发。500hPa上PV2负值区对沙尘暴移动具有指示意。
屠妮妮[5]2006年在《蒙古气旋引发沙尘天气的动力和热力特征研究》文中提出本文对2002年4月5～9日发生在我国华北、东北和蒙古国的强沙尘暴天气过程中蒙古气旋的发生、发展和强沙尘暴成因分别进行了诊断分析和数值模拟分析。首先对蒙古气旋的环流背景进行诊断分析;然后利用沙尘天气数值预测系统对这次过程进行数值模拟,在此基础上,利用模式输出的资料研究地形条件、环境场特征以及下垫面属性对蒙古气旋的发生发展、沙尘天气强度的影响作用;最后将本次过程与2003年4月13～15日由蒙古气旋引发的扬沙天气进行了对比分析,得出以下几点结论: (1) 这次气旋发展发生在斜压区中,气旋的发展阶段以温度平流的作用为主,大气斜压性的作用不可忽视。沙尘暴过程主要是由气旋冷锋及锋后地面大风触发的,地面大风的形成与气旋发展、锋后冷平流以及高空急流动量下传有关。 (2) 通过降低地形高度的试验表明,地形对蒙古气旋的走向与强度存在显着的影响,降低地形高度造成气旋位置偏北,低空急流减弱,最后造成沙尘天气强度减弱;减弱高层风场,高低空急流减小,气旋发展偏慢强度偏弱,沙尘浓度减弱;增加低层温度即减弱冷空气强度,加快气旋发展速度;扩大土壤含水量增强临界摩擦速度,使得瞬时起沙量减少,减弱沙尘浓度。 (3) 将由蒙古气旋引发的两次不同强度的沙尘天气过程进行对比分析结果表明,相同的影响系统会造成不同强度的沙尘天气,由于冷空气的强度、高空环流形势、蒙古气旋的移动路径等性质有所差异,造成这两次不同强度的沙尘天气,反应蒙古气旋的强度与沙尘天气的强度不成正比。
赵玉广[6]2003年在《华北地区沙尘暴天气形成机制的分析研究》文中指出利用PSU／NCAR MM5模式，对华北地区“2002．3．20”强沙尘暴天气过程进行了数值模拟，并利用模式输出的各物理量对沙尘暴进行诊断分析，得出了华北地区沙尘暴的形成、发展机制。结果表明：沙尘暴是在干旱少雨的有利的气候背景下产生的。斜压槽和蒙古气旋是触发这次强沙尘暴天气过程的重要的天气系统，高空斜压槽和强锋区促使了地面蒙古气旋的发展和冷锋的加强，诱发沙尘暴天气。高空急流及其下方的Ferrel环流起到了高层动量下传和加强低层锋区的重要作用。沙尘暴期间，对流层高层大值位涡下传现象十分明显。500hPaPV2负值中心与地面强沙尘暴中心基本一致，它对沙尘暴的落区和爆发时间能起到一定的预示作用。另外，本次强沙尘暴天气出现在基本稳定的大气层结之中。地形对比试验结果表明，蒙古高原的地形有利于高空低涡和地面气旋的发展，涡旋强度越强其影响越明显。所以，蒙古高原的存在利于华北地区沙尘暴的发生发展。
高维英[7]2007年在《2006年4月9～11日北方大范围沙尘天气数值模拟及诊断分析》文中进行了进一步梳理本文首先利用地面观测资料对2006年4月9～11日北方大范围沙尘天气过程进行了沙尘路径及各路径上沙尘天气的类型作了分析，然后利用高空探测资料对各类型沙尘天气进行了高空影响系统的分析，给出了各路沙尘天气的天气学模型。利用我国自主研发的中尺度GRAPES—MESO数值预报模式，对本次沙尘暴天气进行了数值模拟，并利用模式输出结果，从热力、动力等方面对整个沙尘过程进行了诊断分析，着重对两路沙尘爆发过程中各物理量的演变特点进行了研究，得出了一些有新意的研究结果。为更进一步认识、研究和预报此类型的强沙尘天气提供了重要的科学依据。研究结果表明：(1)这次沙尘天气过程发生在极其有利的气候和天气形势背景下。前期气温偏高，降水偏少，冷空气活动频繁是沙尘爆发的有利气候背景。过程发生前欧亚大陆中高纬度形成倒“Ω”的流型，该流型中的横槽和锋区是形成此次沙尘天气重要的高空系统，蒙古气旋和冷锋是产生这次沙尘天气的地面系统。(2)通过对影响这次沙尘过程的地面系统分析，这次沙尘过程分为西路和西北路，西路是由阿尔泰山附近冷锋Ⅰ和锋前蒙古气旋所引起的沙尘天气，影响区域主要是蒙古国、内蒙、华北、东北；西北路是由天山附近的冷锋Ⅱ所形成的沙尘天气为西北路，主要影响区域是新疆东部、青海、甘肃、宁夏、陕西等地。(3)西路沙尘有两个强盛阶段，第一阶段在9日11：00～20：00，第二阶段主要在10日08：00～20：00，而9日20：00～10日08：00阶段是减弱消失期。西路沙尘第一阶段，强烈的高空辐散、位涡下注和暖平流对蒙古气旋的发展有重要的动力和热力作用。从高空系统来看，沙尘天气爆发在锋区、急流区的高空槽前；从地面风场来看，沙尘暴主要发生在气旋式环流南部的偏西大风里。该阶段沙尘暴属于蒙古气旋型。西路第二次强沙尘天气阶段，冷锋后冷空气的入侵和锋前蒙古气旋的维持是西路第二次沙尘天气爆发的主要地面系统。冷锋前的西北大风和蒙古气旋式环流南侧的西南大风为第二次沙尘天气的爆发提供了水平动力条件，属于冷锋和蒙古气旋混合型。(4)西北路纯干冷锋型强沙尘天气主要是由横槽转竖，槽后锋区内强烈冷平流所引起，沙尘暴发生在冷锋前的西北大风里。高空急流所形成的次级环流和冷锋前次级环流的耦合是西北路沙尘天气形成的重要的垂直动力条件。700hPa冷平流对西北路沙尘的贡献最大，冷平流在河西走廊的骤增对预报沙尘爆发时间有很好的指示意义。700hPa上PV2正值区的出现和移动变化可作为河西走廊低空急流的示踪，亦可作为预报西北路沙尘暴发生的重要指标。(5)本次强沙尘天气发生在大气层结稳定状态下。散度场、涡度场的分布与沙尘天气的发生发展密切相关。整个沙尘发生在高度场“Ω”流型头部宽广的阶梯槽区里，槽前500hPa以下存在强正涡度，500hPa以上为负涡度。槽前对流层中低层气流多辐合少辐散，辐合辐散相间的结构特征使强沙尘天气长久维持。两路沙尘爆发初期均表现为辐散的明显增强。高空急流对该次沙尘天气的发生有重要作用，高空急流以下的Ferrel环流的形成与发展起到动量下传和加强锋区的作用，Ferrel环流是沙尘暴产生的重要动力和热力机制。
贾丽红, 李海燕, 李如琦, 汤浩, 霍文[8]2012年在《南疆“3.12”强沙尘暴天气数值模拟与诊断分析》文中研究表明春季是南疆塔里木盆地沙尘暴天气的高发季节。利用GRAPES中尺度数值模式,以GFS资料作为初值场和侧边界值,对新疆2011年3月12日南疆出现的强沙尘暴天气进行数值模拟,并利用模式输出结果对这次过程作诊断分析。结果表明,GRAPES中尺度模式对高空槽、西风带、地面温度等强沙尘暴主要影响系统发生、发展及强度模拟效果较好,能模拟出产生这次强沙尘暴的强风天气形势和上升运动;西西伯利亚地面冷高压爆发性南下并强烈发展是造成强沙尘暴天气的重要地面天气系统;位涡的水平分布特征对沙尘暴的出现时间和落区有一定的指示意义;沙尘暴区上空螺旋度垂直分布为高层负值、低层正值;螺旋度正值的演变与沙尘暴的出现有一定的对应关系;上升运动转为下沉运动是沙尘暴的最强时段。
霍文[9]2011年在《新疆沙尘暴天气演变特征及成因分析》文中研究说明本文分析了新疆沙尘暴近50年的时空变化规律;给出了南、北疆沙尘暴天气主要影响系统分型;遴选典型区域、针对典型个例,解析了沙尘暴天气动力成因;基于野外观测试验数据,揭示了沙尘暴过程中能见度、沙通量、粒度参数特征变化的新事实。通过个例分析,检验了沙尘暴数值模式在新疆区域的模拟效果,得出了如下结论:1、全疆沙尘暴呈现南多北少,西多东少,盆地多,高山少的分布特征,高值区主要分布于塔克拉玛干沙漠南缘。以塔克拉玛干沙漠为中心沙尘暴活跃期北部早于南部,东部早于西部,并呈现南多北少,西多东少分布。2、新疆大风区沙尘暴频次基本呈递减变化趋势,与沙尘暴认识的普遍规律存在差异,系统性沙尘暴较多,局地性沙尘暴很少。3、根据不同天气形势与主导系统将南疆沙尘暴天气影响系统划分为冷空气翻山型、同位迭加型、锋前热低压发展型;北疆划分为里咸海脊型、新疆高压脊型、西伯利亚低涡型、乌拉尔山脊型。4、沙尘暴发生时,水平方向存在螺旋度正负中心对,同时低层为正螺旋度并配合有上升气流,这种螺旋度的分布是十分有利于沙尘暴发展的一种形势。5、器测水平能见度值约是目测的两倍。不同等级的沙尘暴,器测发生概率与目测之间存在一定程度的偏移。随着水平能见度平均值渐渐变大,沙尘暴等级不断减弱,目测水平能见度值与器测值的平均误差值就会不断减小。平均绝对误差值为235.7m,均方误差为338.3m,误差量级达到沙尘暴等级划分区间范围的量级。6、沙尘通量与实测2m处风速具有一致性,风速条件一致时,若羌沙尘通量最大且增幅最大,策勒次之,塔中第叁,肖塘最小。7、风力的作用所引起的分选状况可以造成同一沙漠区域不同粒径的沙尘分布,在盛行风向的源头,沙尘粒径粗颗粒较多。在沙尘天气过程中,肖塘过渡带的沙尘源明显富含局地性沙源和外汇性沙源,塔中地区的外汇性沙源极少,均一性较高。平均粒径肖塘最小,其次塔中,余下依次为库姆塔格沙漠、库布其、腾格里、毛乌苏、巴丹吉林沙漠。8、沙尘暴数值模式对于强沙尘暴过程的风场模拟效果较好,北疆和东疆要优于南疆,风向转型的时间节点模拟较为精确。沙尘产品与实况相较存在较大误差,全疆范围内空报区域较多,尤其以北疆和东疆为主。
孙燕[10]2006年在《我国北方地区一次沙尘暴天气特征分析》文中进行了进一步梳理本文对2002年3月18日～3月22日发生在我国华北、东北和蒙古国的强沙尘暴成因进行了诊断分析和数值模拟分析，首先对环流背景、蒙古气旋进行诊断分析；然后利用MM5非静力模式对这次过程进行数值模拟，并以模式输出的各物理量从螺旋度、高空急流等方面对沙尘暴过程作诊断分析。得出以下几点结论：(1)蒙古气旋是这次沙尘暴天气的主要影响系统，这次气旋发生发展在斜压区，气旋的发展阶段以温度平流的作用为主，斜压性的作用不可忽视。沙尘暴过程主要是由气旋冷锋及锋后地面大风触发的，地面大风的形成与气旋发展、锋后冷平流以及高空急流动量下传有关。(2)通过中尺度特征分析，发现这次过程中伴随着中小尺度系统的发生发展，表明中小尺度系统对强沙尘暴的加强和发展有很重要的作用。(3)本文将螺旋度引入到沙尘暴的研究当中，发现沙尘暴具有对流天气的一些典型特征，局地垂直螺旋度对沙尘暴强度的预报具有一定参考价值。(4)高空急流对沙尘暴发生区有很好的指示作用，强沙尘暴发生在300hPa高空急流入口区右侧、低层正涡度中心附近下方，高空急流发生变异时，导致对流层中下部锋区加强，为中尺度系统的发生、发展、和沙尘暴的产生提供了有力的大尺度环流背景。
参考文献：
[1]. 西北地区沙尘暴天气过程的中尺度数值模拟及诊断分析[D]. 王建鹏. 南京气象学院. 2003
[2]. 西北地区一次强沙尘暴天气过程的中尺度数值模拟及诊断分析[C]. 王建鹏, 沈桐立, 刘小英, 李明, 薛春芳. 推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集（下册）. 2004
[3]. 西北地区沙尘天气的气候特征及其影响研究[D]. 陶健红. 南京信息工程大学. 2007
[4]. 一次强沙尘暴过程的诊断分析和数值模拟[D]. 马素艳. 南京信息工程大学. 2013
[5]. 蒙古气旋引发沙尘天气的动力和热力特征研究[D]. 屠妮妮. 南京信息工程大学. 2006
[6]. 华北地区沙尘暴天气形成机制的分析研究[D]. 赵玉广. 南京气象学院. 2003
[7]. 2006年4月9～11日北方大范围沙尘天气数值模拟及诊断分析[D]. 高维英. 兰州大学. 2007
[8]. 南疆“3.12”强沙尘暴天气数值模拟与诊断分析[J]. 贾丽红, 李海燕, 李如琦, 汤浩, 霍文. 中国沙漠. 2012
[9]. 新疆沙尘暴天气演变特征及成因分析[D]. 霍文. 新疆师范大学. 2011
[10]. 我国北方地区一次沙尘暴天气特征分析[D]. 孙燕. 南京信息工程大学. 2006