塔里木盆地两次沙尘天气过程对比分析

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00160

摘要/Abstract

摘要：

利用常规观测资料、再分析资料及CALIPSO星载激光雷达资料，基于HYSPLIT模式及潜在源贡献因子分析法、浓度权重轨迹分析法，对比分析了相似环流形势背景下塔里木盆地2015年6月和2022年3月两次典型沙尘天气过程，以和田为例分析两次过程中高低空系统配置、相关物理量特征、沙尘输送路径及潜在源区的差异。结果表明：两次天气过程均受高空槽影响，但2015年6月沙尘天气过程相对2022年3月沙尘天气过程高空槽位置更为偏南且具有明显的经向特征，阻塞高压系统的崩溃使得冷空气迅速爆发，大气垂直运动强烈，从而盆地内沙尘天气强度强于2022年3月沙尘天气过程。2022年3月沙尘天气过程除受槽底少许冷空气翻山造成沙尘天气外，低层偏东风急流相对2015年6月沙尘天气过程更为强盛，使得盆地东部出现沙尘暴并自西向东输送，盆地同时受东、西两路沙尘天气影响。2015年6月沙尘天气过程沙尘主要由偏西路径输送，主要源地为塔克拉玛干沙漠西部，并有部分沙尘由吉尔吉斯斯坦南部输入，2022年3月沙尘天气过程沙尘颗粒主要受偏东气流驱动，塔克拉玛干沙漠是主要起沙源地。2022年3月沙尘天气过程期间和田附近偏西风及偏东风场辐合使得沙尘颗粒汇聚，加之稳定的环流形势及相对暖湿的大气条件，沙尘不易扩散，因此低能见度持续时间相对更长。特殊的地理位置使得无论是盆地内部由西向东还是由东向西的沙尘过程都会在和田地区累积造成影响。

关键词: 沙尘天气, 诊断分析, 传输路径, 潜在源分析

Abstract:

Using the conventional observation data， NCEP reanalysis data and CALIPSO satellite data， HYSPLIT model， potential source contribution factor analysis method and concentration weight trajectory analysis method， two typical dust weather processes in summer of 2015 and spring of 2022 in Tarim Basin under similar circulation situation were compared and analyzed. Taking Hotan as an example， the differences of weather system configuration， related physical quantity characteristics， dust transport path and potential source areas in the two processes were analyzed. The results show that the two weather processes were both affected by the upper trough， but the location of the upper trough in summer of 2015 was more southward than that in spring of 2022 and had obvious meridional characteristics. The collapse of the blocking high system caused the rapid outbreak of cold air and the strong vertical movement of the atmosphere， so the intensity of dust weather in summer of 2015 in the basin was stronger than that in spring of 2022. In spring of 2022， in addition to the dust weather caused by a little cold air over the bottom of the trough， the low-level easterly jet was stronger than in summer of 2015， which caused the sandstorm in the east of the basin and transported from west to east. The dust in summer of 2015 was mainly transported by west path， and the main source was the west of Taklimakan Desert， and some dust was transported from south of Kyrgyzstan. The dust particles in spring of 2022 were mainly driven by easterly airflow， and Taklimakan Desert was the main source of dust. During spring of 2022， the convergence of the westerly and easterly wind fields near Hotan made the dust particles converge. In addition， the stable circulation situation and relatively warm and humid atmospheric conditions made the dust difficult to diffuse. Therefore， the duration of low visibility in spring of 2022 was relatively longer. The special geographical location made the dust process from west to east or from east to west in the basin accumulated in Hotan area.

Key words: dust weather, diagnostic analysis, transmission path, potential source analysis

中图分类号:

P429

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图/表 11

图1 2015年6月沙尘天气过程（A）和2022年3月沙尘天气过程（B）期间沙尘天气分布

Fig.1 Dust weather distribution in dust weather process of 2015 （A） and 2022 （B）

图2 2015年6月9日08:00（A）、20:00（B）及2022年3月24日08:00（C）、20:00（D） 500 hPa高度场（黑色等值线，单位：gpm）、温度场（红色等值线，单位：℃）及850 hPa 风场

Fig. 2 500 hPa height field （black isoline， unit： gpm）， temperature field （red isoline， unit： °C） and 850 hPa wind field at 08:00 （A）， 20:00 （B） on 9 June， 2015 and at 08:00 （C）， 20:00 （D） on 24 March， 2022

图3 2015年6月9日08:00（A）、20:00（B）及2022年3月24日08:00（C）、20:00（D）海平面气压场（等值线，单位：hPa）、锋生函数（阴影，单位：10-5 K·m-1·s-1）、地面大风（≥17 m·s-1）

Fig.3 Sea level pressure field （isoline， unit： hPa）， frontal function （shadow， unit ： 10-5 K·m-1·s-1）， surface gale（≥17 m·s-1） at 08:00 （A）， 20:00 （B） on 9 June， 2015 and at 08:00 （C）， 20:00 （D） on 24 March， 2022

图4 2015年6月9日20:00（A）和2022年3月24日20:00（B）垂直速度（等值线，单位：Pa·s-1）、散度（阴影，单位：10-5 s-1）及风场沿37.13°N纬向垂直剖面

Fig.4 Vertical velocity （isoline， unit： Pa·s-1）， divergence （shadow， unit ： 10-5 s-1） and vertical wind profile along 37.13°N at 20:00 （A） on 9 June， 2015 and at 20:00 （B） on 24 March， 2022

图5 2015年6月9日08:00（A）、20:00（B）及2022年3月24日08:00（C）、20:00（D）温度平流（填色，单位℃·s-1）、假相当位温（红色等值线，单位：K）及u，v风矢量合成（单位m·s-1）沿 79.93°E垂直剖面

Fig.5 Temperature advection （shadow， unit ： ℃·s-1）， pseudo-equivalent potential temperature （red isoline， unit ： K）and vertical wind profile along 79.93°E at 08:00 （A）， 20:00 （B） on 9 June， 2015 and at 08:00 （C）， 20:00 （D） on 24 March， 2022

图6 2015年6月9日08:00（A）、6月10日02:00（B）及2022年3月24日08:00（C）、3月25日02:00（D）850 hPa散度（等值线，单位：10-5 s-1）、水平螺旋度（阴影，单位：m2 ·s-2）

Fig.6 850 hPa divergence （isoline， 10-5 s-1）， horizontal helicity （shadow， m2·s-2） at 08:00 on 9 June （A）， 02:00 on 10 June （B）， 2015 and at 08:00 on 24 March （C）， 02:00 on 25 March （D）， 2022

图7 2015年6月9日（A）和2022年3月25日（B）沙尘天气过程48 h后向轨迹聚类分析

Fig.7 48 h backward trajectory clustering analysis of dust process on June 9， 2015 （A） and March 25， 2022 （B）

图8 2015年6月（A）和2022年3月（B）沙尘天气过程WPSCF分布

Fig.8 Distribution of WPSCF in dust process on June 9， 2015 （A） and March 25， 2022 （B）

图9 2015年6月（A）和2022年3月（B）沙尘天气过程CWT分布

Fig.9 Distribution of CWTin dust process on June 9， 2015 （A） and March25， 2022 （B）

图10 2015年6月9日15:53（A、C）和6月10日04:18（B、D） CALIPSO卫星轨迹（黑色线条）及气溶胶垂直特性信息色标意义：0：未检测；1 蓝色：洁净海水；2 棕色：沙尘；3 绿色：污染陆地；4 黄色：洁净陆地；5 浅蓝色：被污染的沙尘；6 紫色：烟雾

Fig.10 CALIPSO satellite trajectory （black lines） and aerosol vertical characteristics information at 15:53 on 9 June （A，C） and at 04:18 on 10 June （B，D）， 2015

图11 2022年3月25日05:06（A、C）和3月26日05:43（B、D） CALIPSO卫星轨迹（黑色线条）及气溶胶垂直特性信息色标意义：0：未检测；1 蓝色：洁净海水；2 棕色：沙尘；3 绿色：污染陆地；4 黄色：洁净陆地；5 浅蓝色：被污染的沙尘；6 紫色：烟雾

Fig.11 CALIPSO satellite trajectory （ black lines ） and aerosol vertical characteristics information at 05:06 on 25 March （A，C） and at 05:43 on 26 March （B，D）， 2022

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