29 / 2021-08-11 10:48:58

河西走廊春季沙尘暴大气边界层垂直结构特征

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沙尘暴是河西春季最严重的灾害天气之一，弄清沙尘暴的大气边界层特征，是提高其预报预警水平和减轻危害的重要手段。应用河西走廊敦煌、酒泉、张掖、民勤四站2006-2016年春季逐日08:00（北京时，下同）和20:00 高分辨率探空资料和地面风沙观测资料，探讨该地区不同站点从地面到高空5km高度范围内沙尘强度、沙尘暴日变化和持续时间、以及不同环流形势下的大气边界层垂直结构变化特征。结果表明：（1）沙尘暴08:00逆温强度在1.6℃/100 m以上，相对湿度小于40%干层厚度超过3 km，小于30%干层厚度超过1.5 km且20：00最大风速大于13 m/s；（2）受海拔高度、地形和下垫面土壤性质影响，低层风场具有明显的日变化，且受山谷风效应影响；敦煌和民勤气温高，空气干燥，风速大且沙尘多；张掖受走廊狭管效应影响，风速较大。大风沙暴中敦煌低层以东南风到西南风为主，高层及其它站以偏西风到西北风为主。沙暴发生时边界层内气象条件日变化总体而言；上午干暖，下午冷湿风速较大，最大风速为17.6 m/s，出现在0.9 km高度；近地面夜间和上午为南风，下午为西风，夜间风速较小且空气干燥；（3）沙暴持续时间长时，早晚气温低，持续时间5小时以下08:00大气干层较厚达2.85km，而5小时以上20:00大气干层较厚达1.05 km。相对湿度≤30%大气干层上午和夜间较厚，下午浅薄，温露差最小阀值是16-17℃，最大高度在2.85-3 km；（4）不同沙暴环流形势下：脊型早上干冷风速大，0.75km处风速最大达14.6 m/s；槽型下午湿冷风速大，0.9 km处风速最大达15.7 m/s；而西风型近地层冷干，风速小，但早上1.2-3.5 km高度和晚上2.4 km以上高层风速较大。