2002年3月19日沙尘暴爆发条件分析

资助项目: 本文由NMC789302，YF2001A-02课题资助

THE MECHANISMOF A SAND STORMOVER CHINA IN MARCH 2002

摘要: 使用沙尘暴预报模式的输出资料，对2002年3月19～21日的一次特强沙尘暴过程作动力诊断分析。结果表明，该次沙尘暴由蒙古气旋后部冷锋锋生产生的偏西北大风引发。近地面风速的垂直切变和地面热通量的加大，都可使边界层湍流加强扬起地面沙尘。地面锋区附近风场的强水平切变，锋面垂直环流及锋后斜压转换的作用，将地面卷起的沙尘带到高空，引发强沙尘暴。
- 沙尘暴模式;
- 边界层湍流;
- 斜压转换
Abstract: A numerical model from Shao Yaping is applied to the sand storm over China in March 2002, and the predictions are in good agreement with meteorological records and satellite images. A dynamical diagnose based on the data from model presents more information than real meteorology record about the mechanism of the sand storm. It is caused by the frontogenesis of cold front connected with Menggu cyclone. Large amount of available potential energy convert to dynamic energy in the baroclinic mesosphere. It results in frontogenesis. As the strong normal share of the wind, turbulent fluctuation is strengthened and the sands are raised up from the surface ground. The wind speed in the atmosphere of the low level has a horizontal share and this pushes the sands in the atmosphere aggregate, so the visibility descends. A strong sandstorm is produced.
- Numerical sandstorm model;
- Boundary turbulent flow;
- Horizontal share

图 1 2002年3月19日20:00～3月22日20:00,35°～42°N，100°～112°E 区域平均的物理量演变图

(a)大气中区域平均沙尘总量演变图(b)38°N，108°E 处地面气压演变曲线(c)38°N，108°E 处地面气温演变曲线

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图 2 2002年3月19日20:00～3月22日20:00 39.5°N，113°E 处一次起沙过程中各物理量演变图

(a)边界层摩擦速度u 与起沙的临界摩擦速度ut 演变图，(b)地面与空气间的垂直沙通量演变图,(c)地面热通量演变图,(d)σ坐标下四个不同时刻水平风速垂直切变曲线2.2 垂直环流迄今为止，对于沙尘暴强弱的定义还没有一个量化的标准，仅以能见度的大小来区分。为研究方便，本文中用平均风方向上总的沙尘通量来表征沙尘暴的强弱，单位为mg.s.m^-1，文中用q表示。

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图 3 2002年3月20日20:00沙尘暴爆发区110°E 横跨锋面的垂直环流剖面图

(矢量线为流线，等值线为沙尘浓度廓线，沙尘浓度单位:mg·m^-3)

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图 4 第一次(a)～(d)和第二次(e)～(h)沙尘暴过程沙尘浓度及对应的地面风场演变特征

(矢量箭头表示水平风场，单位:m·s^-1，等值线表示q(沙尘强度)大小,单位:mg·m^-2·s^-1)

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表 1 锋面前后各层次T′(℃)，ω′(m·s^-1)中心值

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