任志軍，李 智

(天津市濱海新區(qū)氣象局 天津 300457)

0 引言

2021年3 月份天津市濱海新區(qū)發(fā)生了2次沙塵天氣，沉寂了多年的沙塵暴又開始活躍起來，揚沙和沙塵暴均是強風吹起沙、塵等顆粒物使能見度降低的天氣現(xiàn)象，因而把它們統(tǒng)稱為沙塵天氣。當有效水平能見度小于1.0km時，稱之為沙塵暴；有效水平能見度在1.0～10.0km時，稱之為揚沙。沙塵暴天氣屬于強災害性天氣，可造成房屋倒塌、交通供電受阻或中斷、火災、人蓄傷亡等，同時污染自然環(huán)境，破壞作物生長，給經(jīng)濟建設和人民生命財產(chǎn)安全造成嚴重的損失和極大的危害。例如2021年3月15日的沙塵暴就導致蒙古國多人死亡失蹤。沙塵暴危害主要體現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境惡化、人民生產(chǎn)生活受影響、生命財產(chǎn)受損失、交通安全難以保障等方面。目前，關于北方沙塵天氣的研究不多，主要有張亞妮等[1]對影響北京的一例沙塵天氣過程的起沙沉降及輸送路徑分析；張海霞等[2]對冀南地區(qū)一次強對流型強沙塵暴成因分析；張海霞等[3]對強沙塵暴天氣形成機制個例分析。天津市濱海新區(qū)東臨渤海，并且有著特殊的經(jīng)濟地位，因此了解該地區(qū)沙塵天氣發(fā)生狀況，有利于更好地保障人民生活財產(chǎn)安全。

1 沙塵天氣的成因和物理機制

沙塵天氣成因：有利于產(chǎn)生大風或強風的天氣形勢，有利的沙、塵源分布和有利的空氣不穩(wěn)定條件是沙塵形成的主要原因。強風是沙塵暴產(chǎn)生的動力，沙、塵源是沙塵暴的物質(zhì)基礎，不穩(wěn)定的熱力條件利于風力加大、強對流發(fā)展，從而夾帶更多的沙塵，并卷揚得更高。

除此之外，據(jù)相關資料報道，從20世紀80年代開始，全球就進入了2000多年來最熱的時期，全球氣溫增暖，溫度顯著升高，干旱少雨，地表蒸發(fā)加大，土壤干燥，是沙塵暴形成的特殊的天氣氣候背景；地面冷鋒前對流單體發(fā)展成云團或颮線是有利于沙塵暴發(fā)展并加強的中小尺度系統(tǒng)；有利于風速加大的地形條件即狹管作用，濱海新區(qū)北部是狹長平坦的東北平原，它的兩側(cè)被大興安嶺和縱貫南北的長白山脈相夾，一直延伸至渤海北部，縱觀此地形大致為一狹長的管狀，一旦有東移而來的冷空氣在長白山脈受阻，就折向沿東北平原南下侵入渤海，所造成的東北大風往往比相同強度的西北路徑的大風風速要大，這就是狹管效應。以上3個方面也同樣是沙塵天氣形成的有利條件之一。

沙塵形成的物理機制：在極有利的大尺度環(huán)境、高空干冷急流和強垂直風速、風向切變及熱力不穩(wěn)定層結(jié)條件下，引起鋒區(qū)附近中小尺度系統(tǒng)生成、發(fā)展，加劇了鋒區(qū)前后的氣壓、溫度梯度，形成了鋒區(qū)前后的巨大壓溫梯度。在動量下傳和梯度偏差風的共同作用下，使近地層風速陡升，掀起地表沙塵，形成沙塵暴或強沙塵暴天氣。

2 時間分布規(guī)律

2.1 天津市濱海新區(qū)沙塵暴次數(shù)的季節(jié)變化

從圖1可看出，濱海新區(qū)3～5月出現(xiàn)的沙塵暴次數(shù)占總次數(shù)的66.6%，沙塵暴多出現(xiàn)在春季。

2.2 濱海新區(qū)沙塵暴年總次數(shù)變化

從圖2可看出，濱海新區(qū)除了在1993、1994年出現(xiàn)的沙塵暴次數(shù)較多外，其他年份均較少，尤其是2002年以后沒有沙塵暴。

2.3 濱海新區(qū)揚沙年總次數(shù)變化

從圖3可看出，濱海新區(qū)在1993、1994年出現(xiàn)的揚沙次數(shù)曾達到高峰，但在2002—2021年3月份之前濱海新區(qū)再沒出現(xiàn)過沙塵暴，且揚沙出現(xiàn)的次數(shù)也很少，主要由氣候原因造成。2021年沙塵天氣頻繁的原因一方面是因為前期蒙古國以及我國西北部氣溫明顯偏高，降水較少，地表逐漸解凍，沙塵粒子容易起沙。春季干旱少雨是我國北方地區(qū)的一大氣候特征，持續(xù)干暖的氣候容易造成土質(zhì)疏松。在頻繁而強大的蒙古氣旋影響下，空氣對流發(fā)展和上下動能交換又讓空氣中極易帶起沙塵粒子，因而容易形成沙塵。另一方面是因為蒙古國過度放牧，導致植被減少，土壤沙漠化嚴重。

3 來源及路徑分析

影響濱海新區(qū)的沙塵天氣源地可分為境外和境內(nèi)2種：境外主要是蒙古國東南部戈壁荒漠區(qū)和哈薩克斯坦東部沙漠區(qū)；境內(nèi)主要有內(nèi)蒙古自治區(qū)東部、西部和新疆的塔克拉瑪干沙漠和庫爾班通古特沙漠，以及內(nèi)蒙古中部和河北省北部的退化草場、荒地。

通過分析發(fā)現(xiàn)，冷空氣的路徑主要有3條。

東路：從蒙古國東中部南下，影響我國東北、內(nèi)蒙古東部、中部和山西、河北及以南地區(qū)。

中路：從蒙古國中西部東南下，影響我國內(nèi)蒙古

中西部、西北東部、華北中南部及以南地區(qū)。

西路：從蒙古國西部和哈薩克斯坦東北部東南移，影響新疆在內(nèi)的西北、華北及以南地區(qū)。

通過表1發(fā)現(xiàn)，1983—2002年發(fā)生在濱海新區(qū)的沙塵暴，除了一次是東風，其他幾乎全是西北大風，可見沙塵暴的發(fā)生與西來的強冷空氣密不可分。

表1 濱海新區(qū)1983—2015年期間發(fā)生的沙塵暴時間及對應的最大風向風速表Tab.1 Sand-dust storm time and corresponding maximum wind direction and speed from 1983 to 2015 in Binhai New Area

4 結(jié)論

①濱海新區(qū)3～5月出現(xiàn)的沙塵暴次數(shù)占總次數(shù)的66.6%，沙塵暴多出現(xiàn)在春季。

②濱海新區(qū)在1993、1994年出現(xiàn)的揚沙次數(shù)曾達到高峰，但在2002—2021年3月份沒出現(xiàn)過沙塵暴，主要是氣候原因造成的。而2021年的沙塵天氣如此頻繁主要是蒙古國過度放牧，導致植被減少，土壤沙漠化嚴重；而且前期蒙古國以及我國西北部氣溫明顯偏高，降水較少，蒙古氣旋活動頻繁，這些原因?qū)е律硥m天氣增加。