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摘要 利用Micaps、自动站等常规资料，分析2018年4月13日锡林郭勒盟大范围出现的一次大风、沙尘暴天气过程。结果表明：蒙古气旋型沙尘暴以强烈发展为主要特征;地面蒙古气旋位于高空急流出口区左侧，为强烈的气流辐合上升区;大风、沙尘区位于高空急流出口区的右侧，为气流强辅散区，即次级环流引起动量下传，为地面大风的形成提供动力条件。
关键词 蒙古气旋;高空急流;次级环流
中图分类号：P425.55 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）06–0075–02
沙尘暴的形成需要3个条件：沙源、强地面风及不稳定大气层结。内蒙古地处干旱、半干旱地区，春季少雨，冷空气活动频繁，客观上加剧了沙尘暴的发生[1]。沙尘暴是内蒙古自治区锡林郭勒盟（以下简称锡盟）春季频繁发生的灾害性天气之一，有时伴随降温、降水等天气现象。2018年春季锡林郭勒盟共出现了16次沙尘天气过程，与历年同期相比，属沙尘天气偏多的年份，其原因是前期气温偏高，降水偏少，地表干燥，土壤墒情差。3—4月，蒙古气旋活动异常频繁，导致沙尘天气频发，危害了草原生态环境、经济建设和人民生产生活。基于此，分析了锡盟地区春季一次典型的沙尘暴个例，揭示了沙尘暴的天气特征，为今后沙尘暴的预报提供参考依据。
1 沙尘暴天气实况
2018年4月13日，受蒙古气旋的影响，锡盟地区出现大范围大风、沙尘暴天气，此次过程13日10：00～20：00，全盟有15个自动站，5个站出现沙尘暴，其中西北部地区3个站出现强沙尘暴天气现象，最小能见度在苏尼特右旗，仅为294 m。全盟大部地区均出现大风天气，极大风速均在16 m/s以上，其中西北部地区极大风速均在22 m/s以上，瞬时最大风速是在二连浩特，达25.4 m/s（表1）。
2 环流形势
2.1 高空环流形势
分析2018年4月13日08：00 250 hPa高度场。在亚洲中高纬高空42? N附近有强西风急流，急流轴线呈西南-东北向，急流核中心位于110?E附近，其核心最大风速达56 m/s。地面蒙古气旋中心位于45?N、113?E附近，周围是蒙古国荒漠化草原，这为沙尘暴的爆发提供了有利的沙尘源，同时这一区域也正处于高空（250 hPa）急流出口区左侧，是气流的强烈辐合上升区，为地面蒙古气旋的发展加强提供了动力机制;高空急流出口区右侧，是强烈的气流辐散下沉区，大风、沙尘区就位于这一区域，即高空急流的次级环流使动量下传为地面大风的形成提供有利的动力条件。
13日08：00高空500 hPa的形势图上（图1a），欧亚大陆形势场为两脊一槽型，锡盟处在槽线位于贝湖一带的狭长的冷槽前部，槽后有狭长的强冷平流，大气层结不稳定，有利于动量下传，使地面风速加大;后部有脊线位于蒙新高地的暖脊，脊前存在西北风急流，风速达20 m/s以上。
高空700 hPa和850 hPa上（图1b、图1c），随着高度逐渐下降，辐合中心逐渐加强，在中低层形成了明显的切断低涡。同时，低层850 hPa，温度场落后于高度场，锡盟地区有明显的等高线与等温线反位相叠加，斜压性强，涡后有强冷平流，涡前为暖脊。在系统不断东移的过程中，由于高空急流出口区左侧强辅合上升区的抽吸作用和低层暖平流使大气加热上升的共同作用，导致地面气压迅速下降，蒙古气旋中心强度加强，地面风速也不断加大，引起大范围的大风、沙尘天气。
2.2 地面形势
分析13日11：00海平面气压场和3 h变压场。锡盟处于蒙古气旋的底部，气旋中心强度为994 hPa，低压后部3 h正变压中心值为+3 hPa，正负变压差为+5 hPa。地面冷锋移动到锡盟的西部地区时，锋后风速明显加大，苏尼特右旗开始出现沙尘暴;这时蒙古气旋仍处于强烈发展阶段，移动速度较慢。至14：00（图1d），冷锋向东移动了3个经距，气旋中心气压值不断下降，强度加大，中心强度达最大值，为993 hPa，正负变压差达+7 hPa，地面风速明显加大，气旋后部出现了大面积的沙尘暴天气，西北部地区出现强沙尘暴，再加前期升温明显，大气层结处于不稳定状态，也为大风、沙尘天气的发生提供了有利的动力和热力条件。至17：00，气旋移动至锡盟中部，中心值为994 hPa，说明从14：00的气旋中心强度一直维持至17：00，这也是沙尘暴、强沙尘暴出现的最强时段，此时气旋也发展得较成熟，之后东移速度明显加快。20：00，随着锋区东移南下，气旋锢囚，中心强度开始减弱，风力逐渐变小，沙尘暴天气区域结束。可见，在蒙古气旋东移过程中，冷锋自西向东影响锡盟地区，最终造成大范围的大风、沙尘暴天气。
3 动力热力条件分析
3.1 风场和流场
分析12日08：00～13日20：00的850风场和流场并结合地面图看出。12日11：00，蒙古气旋形成，周围风力开始加大，在蒙古气旋后部出现了大范围的沙尘天气。锡盟位于其下游地区，处在暖平流控制区中，气温回升明显，为沙尘暴爆发提供了热力不稳定层结条件;随着系统不断东移南下，20：00，西部地区风力开始加大，为12 m/s左右，并出现扬沙天气，夜间温度相对较低，层结处于相对稳定状态。13日08：00起，受太阳辐射影响，地面气温逐渐升高，不穩定层结加大，蒙古气旋逐渐东移并不断加强，地面风力也越来越大，锡盟至西向东出现大范围的大风、沙尘天气;从850 hPa流场图上看，在锡盟北部边界一带有明显风场辐合区，有强上升气流，未来气旋将要发展加强并导致地面气旋发展加强，中心气压值下降，气压梯度的增大，从而导致地面风速加大。
3.2 不稳定层结
大气层结稳定度可以通过3θ（位温θ、假相当位温θse与饱和假相当位温θe）的垂直分布来表征。通过分析沙尘暴过程中的热力因子3θ来探讨沙尘暴内部的热力结构特征，具体分析如下： 在層结稳定度分析中选取13日08：00二连浩特站（53068）探空资料（图3）。从图上可以看出，沙尘暴发生前，700 hPa附近存在弱逆温层，同时整层大气较干燥;不稳定能量接近于0。分析3θ可以看出，在250 hPa以下θse和θ线距离非常接近，但是θse和θe线之间距离却非常大，这也表明整层大气极为干燥。同时，在700 hPa以下θ和θse线几乎垂直于横坐标轴，表明大气层结非常接近绝热状态（混合层），从而反映出沙尘暴往往发生在异常干燥的环境条件下，由于水汽的缺乏，大气低层难以形成上干下湿的配置，因而客观上降低了不稳定层结出现的概率，形成中性层结，这也是沙尘暴爆发前大气层结的主要特征。
4 小结与结论
此次强沙尘暴天气过程的主要影响系统是蒙古气旋，蒙古气旋的位置也为沙尘暴的爆发提供有利的沙尘源，高空（250 hPa）急流为地面蒙古气旋的发展加强提供了动力机制，高空急流出口区右侧，为强烈的气流辐散下沉区，即动量下传为地面大风、沙尘的形成提供有利的动力条件。利用探空资料，分析3θ曲线，可以为沙尘暴的监测和预报提供有价值的参考数据。
参考文献
[1] 岳平，牛生杰，张强.民勤一次沙尘暴的观测分析[J]. 高原气象， 2008（2）： 173-179.
责任编辑：黄艳飞
Abstract Based on Micaps， automatic weather station and other conventional data， this paper analyzes a large-scale gale and sandstorm weather process in Xilinguole League on April 13， 2018. The results show that the main characteristics of Mongolia cyclone type sandstorm are strong development; The surface Mongolian cyclone is located on the left side of the exit region of the upper jet， which is a strong upward convergence region; The gale and dust area is located on the right side of the exit area of the upper jet， which is a strong auxiliary dispersion area， the momentum downward transmission caused by the secondary circulation， which provides the dynamic conditions for the formation of the surface gale.
Key words Mongolia cyclone; Upper jet; Secondary circulation
关键词 蒙古气旋;高空急流;次级环流
中图分类号：P425.55 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）06–0075–02
沙尘暴的形成需要3个条件：沙源、强地面风及不稳定大气层结。内蒙古地处干旱、半干旱地区，春季少雨，冷空气活动频繁，客观上加剧了沙尘暴的发生[1]。沙尘暴是内蒙古自治区锡林郭勒盟（以下简称锡盟）春季频繁发生的灾害性天气之一，有时伴随降温、降水等天气现象。2018年春季锡林郭勒盟共出现了16次沙尘天气过程，与历年同期相比，属沙尘天气偏多的年份，其原因是前期气温偏高，降水偏少，地表干燥，土壤墒情差。3—4月，蒙古气旋活动异常频繁，导致沙尘天气频发，危害了草原生态环境、经济建设和人民生产生活。基于此，分析了锡盟地区春季一次典型的沙尘暴个例，揭示了沙尘暴的天气特征，为今后沙尘暴的预报提供参考依据。
1 沙尘暴天气实况
2018年4月13日，受蒙古气旋的影响，锡盟地区出现大范围大风、沙尘暴天气，此次过程13日10：00～20：00，全盟有15个自动站，5个站出现沙尘暴，其中西北部地区3个站出现强沙尘暴天气现象，最小能见度在苏尼特右旗，仅为294 m。全盟大部地区均出现大风天气，极大风速均在16 m/s以上，其中西北部地区极大风速均在22 m/s以上，瞬时最大风速是在二连浩特，达25.4 m/s（表1）。
2 环流形势
2.1 高空环流形势
分析2018年4月13日08：00 250 hPa高度场。在亚洲中高纬高空42? N附近有强西风急流，急流轴线呈西南-东北向，急流核中心位于110?E附近，其核心最大风速达56 m/s。地面蒙古气旋中心位于45?N、113?E附近，周围是蒙古国荒漠化草原，这为沙尘暴的爆发提供了有利的沙尘源，同时这一区域也正处于高空（250 hPa）急流出口区左侧，是气流的强烈辐合上升区，为地面蒙古气旋的发展加强提供了动力机制;高空急流出口区右侧，是强烈的气流辐散下沉区，大风、沙尘区就位于这一区域，即高空急流的次级环流使动量下传为地面大风的形成提供有利的动力条件。
13日08：00高空500 hPa的形势图上（图1a），欧亚大陆形势场为两脊一槽型，锡盟处在槽线位于贝湖一带的狭长的冷槽前部，槽后有狭长的强冷平流，大气层结不稳定，有利于动量下传，使地面风速加大;后部有脊线位于蒙新高地的暖脊，脊前存在西北风急流，风速达20 m/s以上。
高空700 hPa和850 hPa上（图1b、图1c），随着高度逐渐下降，辐合中心逐渐加强，在中低层形成了明显的切断低涡。同时，低层850 hPa，温度场落后于高度场，锡盟地区有明显的等高线与等温线反位相叠加，斜压性强，涡后有强冷平流，涡前为暖脊。在系统不断东移的过程中，由于高空急流出口区左侧强辅合上升区的抽吸作用和低层暖平流使大气加热上升的共同作用，导致地面气压迅速下降，蒙古气旋中心强度加强，地面风速也不断加大，引起大范围的大风、沙尘天气。
2.2 地面形势
分析13日11：00海平面气压场和3 h变压场。锡盟处于蒙古气旋的底部，气旋中心强度为994 hPa，低压后部3 h正变压中心值为+3 hPa，正负变压差为+5 hPa。地面冷锋移动到锡盟的西部地区时，锋后风速明显加大，苏尼特右旗开始出现沙尘暴;这时蒙古气旋仍处于强烈发展阶段，移动速度较慢。至14：00（图1d），冷锋向东移动了3个经距，气旋中心气压值不断下降，强度加大，中心强度达最大值，为993 hPa，正负变压差达+7 hPa，地面风速明显加大，气旋后部出现了大面积的沙尘暴天气，西北部地区出现强沙尘暴，再加前期升温明显，大气层结处于不稳定状态，也为大风、沙尘天气的发生提供了有利的动力和热力条件。至17：00，气旋移动至锡盟中部，中心值为994 hPa，说明从14：00的气旋中心强度一直维持至17：00，这也是沙尘暴、强沙尘暴出现的最强时段，此时气旋也发展得较成熟，之后东移速度明显加快。20：00，随着锋区东移南下，气旋锢囚，中心强度开始减弱，风力逐渐变小，沙尘暴天气区域结束。可见，在蒙古气旋东移过程中，冷锋自西向东影响锡盟地区，最终造成大范围的大风、沙尘暴天气。
3 动力热力条件分析
3.1 风场和流场
分析12日08：00～13日20：00的850风场和流场并结合地面图看出。12日11：00，蒙古气旋形成，周围风力开始加大，在蒙古气旋后部出现了大范围的沙尘天气。锡盟位于其下游地区，处在暖平流控制区中，气温回升明显，为沙尘暴爆发提供了热力不稳定层结条件;随着系统不断东移南下，20：00，西部地区风力开始加大，为12 m/s左右，并出现扬沙天气，夜间温度相对较低，层结处于相对稳定状态。13日08：00起，受太阳辐射影响，地面气温逐渐升高，不穩定层结加大，蒙古气旋逐渐东移并不断加强，地面风力也越来越大，锡盟至西向东出现大范围的大风、沙尘天气;从850 hPa流场图上看，在锡盟北部边界一带有明显风场辐合区，有强上升气流，未来气旋将要发展加强并导致地面气旋发展加强，中心气压值下降，气压梯度的增大，从而导致地面风速加大。
3.2 不稳定层结
大气层结稳定度可以通过3θ（位温θ、假相当位温θse与饱和假相当位温θe）的垂直分布来表征。通过分析沙尘暴过程中的热力因子3θ来探讨沙尘暴内部的热力结构特征，具体分析如下： 在層结稳定度分析中选取13日08：00二连浩特站（53068）探空资料（图3）。从图上可以看出，沙尘暴发生前，700 hPa附近存在弱逆温层，同时整层大气较干燥;不稳定能量接近于0。分析3θ可以看出，在250 hPa以下θse和θ线距离非常接近，但是θse和θe线之间距离却非常大，这也表明整层大气极为干燥。同时，在700 hPa以下θ和θse线几乎垂直于横坐标轴，表明大气层结非常接近绝热状态（混合层），从而反映出沙尘暴往往发生在异常干燥的环境条件下，由于水汽的缺乏，大气低层难以形成上干下湿的配置，因而客观上降低了不稳定层结出现的概率，形成中性层结，这也是沙尘暴爆发前大气层结的主要特征。
4 小结与结论
此次强沙尘暴天气过程的主要影响系统是蒙古气旋，蒙古气旋的位置也为沙尘暴的爆发提供有利的沙尘源，高空（250 hPa）急流为地面蒙古气旋的发展加强提供了动力机制，高空急流出口区右侧，为强烈的气流辐散下沉区，即动量下传为地面大风、沙尘的形成提供有利的动力条件。利用探空资料，分析3θ曲线，可以为沙尘暴的监测和预报提供有价值的参考数据。
参考文献
[1] 岳平，牛生杰，张强.民勤一次沙尘暴的观测分析[J]. 高原气象， 2008（2）： 173-179.
责任编辑：黄艳飞
Abstract Based on Micaps， automatic weather station and other conventional data， this paper analyzes a large-scale gale and sandstorm weather process in Xilinguole League on April 13， 2018. The results show that the main characteristics of Mongolia cyclone type sandstorm are strong development; The surface Mongolian cyclone is located on the left side of the exit region of the upper jet， which is a strong upward convergence region; The gale and dust area is located on the right side of the exit area of the upper jet， which is a strong auxiliary dispersion area， the momentum downward transmission caused by the secondary circulation， which provides the dynamic conditions for the formation of the surface gale.
Key words Mongolia cyclone; Upper jet; Secondary circulation