论文摘要
本文首先利用地面观测资料对2006年4月9～11日北方大范围沙尘天气过程进行了沙尘路径及各路径上沙尘天气的类型作了分析，然后利用高空探测资料对各类型沙尘天气进行了高空影响系统的分析，给出了各路沙尘天气的天气学模型。利用我国自主研发的中尺度GRAPES—MESO数值预报模式，对本次沙尘暴天气进行了数值模拟，并利用模式输出结果，从热力、动力等方面对整个沙尘过程进行了诊断分析，着重对两路沙尘爆发过程中各物理量的演变特点进行了研究，得出了一些有新意的研究结果。为更进一步认识、研究和预报此类型的强沙尘天气提供了重要的科学依据。研究结果表明：(1)这次沙尘天气过程发生在极其有利的气候和天气形势背景下。前期气温偏高，降水偏少，冷空气活动频繁是沙尘爆发的有利气候背景。过程发生前欧亚大陆中高纬度形成倒“Ω”的流型，该流型中的横槽和锋区是形成此次沙尘天气重要的高空系统，蒙古气旋和冷锋是产生这次沙尘天气的地面系统。(2)通过对影响这次沙尘过程的地面系统分析，这次沙尘过程分为西路和西北路，西路是由阿尔泰山附近冷锋Ⅰ和锋前蒙古气旋所引起的沙尘天气，影响区域主要是蒙古国、内蒙、华北、东北；西北路是由天山附近的冷锋Ⅱ所形成的沙尘天气为西北路，主要影响区域是新疆东部、青海、甘肃、宁夏、陕西等地。(3)西路沙尘有两个强盛阶段，第一阶段在9日11：00～20：00，第二阶段主要在10日08：00～20：00，而9日20：00～10日08：00阶段是减弱消失期。西路沙尘第一阶段，强烈的高空辐散、位涡下注和暖平流对蒙古气旋的发展有重要的动力和热力作用。从高空系统来看，沙尘天气爆发在锋区、急流区的高空槽前；从地面风场来看，沙尘暴主要发生在气旋式环流南部的偏西大风里。该阶段沙尘暴属于蒙古气旋型。西路第二次强沙尘天气阶段，冷锋后冷空气的入侵和锋前蒙古气旋的维持是西路第二次沙尘天气爆发的主要地面系统。冷锋前的西北大风和蒙古气旋式环流南侧的西南大风为第二次沙尘天气的爆发提供了水平动力条件，属于冷锋和蒙古气旋混合型。(4)西北路纯干冷锋型强沙尘天气主要是由横槽转竖，槽后锋区内强烈冷平流所引起，沙尘暴发生在冷锋前的西北大风里。高空急流所形成的次级环流和冷锋前次级环流的耦合是西北路沙尘天气形成的重要的垂直动力条件。700hPa冷平流对西北路沙尘的贡献最大，冷平流在河西走廊的骤增对预报沙尘爆发时间有很好的指示意义。700hPa上PV2正值区的出现和移动变化可作为河西走廊低空急流的示踪，亦可作为预报西北路沙尘暴发生的重要指标。(5)本次强沙尘天气发生在大气层结稳定状态下。散度场、涡度场的分布与沙尘天气的发生发展密切相关。整个沙尘发生在高度场“Ω”流型头部宽广的阶梯槽区里，槽前500hPa以下存在强正涡度，500hPa以上为负涡度。槽前对流层中低层气流多辐合少辐散，辐合辐散相间的结构特征使强沙尘天气长久维持。两路沙尘爆发初期均表现为辐散的明显增强。高空急流对该次沙尘天气的发生有重要作用，高空急流以下的Ferrel环流的形成与发展起到动量下传和加强锋区的作用，Ferrel环流是沙尘暴产生的重要动力和热力机制。