引言

沙尘暴不仅严重影响国民经济活动，而且危害到居民的身体健康^[1]，是当今社会最为关心的气象与环境问题之一，许多学者对沙尘暴的时空分布特征^[2]、源地^[3]、中尺度特征^[4]及预报^[5]等方面开展了大量的研究。周自江等^[2]研究了1954—2000年我国沙尘暴的变化特征，发现除青海、内蒙古和新疆的小部分地区的沙尘暴呈增长趋势外，我国北方大部分地区的沙尘暴在减少。中国气象局于20 01年3月开展了国家级沙尘暴监测预警业务^[6]，实现了对沙尘天气的实时监测、诊断分析及预警服务，并对2001—2005年中国沙尘天气的观测事实和形成进行了诊断分析^[7-11]，从中可以看出，2001年、2002年沙尘天气站日数出现了短暂的峰值后，2003 —2005年沙尘天气日数继续呈减少趋势。进入2006年，北方沙尘天气频繁，风沙肆虐^[12-14]，呈现出与过去三年不同的天气特点。本文利用每日8个时次的地面天气报告资料和T213 500 hPa高度资料，就2006年我国沙尘天气的主要特点及其成因进行探讨，旨在为未来沙尘天气的监测预警和防灾减灾服务提供参考。

1 资料

根据气象观测规范^[15]，沙尘天气包括浮尘、扬沙和沙尘暴，其中水平能见度小于500m的沙尘暴又称为强沙尘暴。2000—2006年沙尘天气资料取自每日8个时次地面天气报告资料，并从中选取了来报较稳定的673个站作为代表站。沙尘天气站数和站日数的统计方法参见文献[8]，沙尘天气过程的划分及其强度的认定参见中国气象局的业务规定^①。500 hPa高度场资料取自T213客观分析格点资料。

① 中国气象局，沙尘天气预警业务服务暂行规定，2002.

2 2006年春季我国沙尘天气偏强的特点分析

2006年春季我国沙尘天气的主要特点是：沙尘天气范围偏小、但沙尘天气强度偏强，沙尘天气过程偏多且沙尘暴、强沙尘暴天气过程多，沙尘多发期长、结束晚。下面从沙尘天气的地理分布、频次、沙尘天气过程及影响、沙尘多发期等几个方面加以阐述。

2.1 沙尘天气的地理分布概况

2006年春季，我国秦岭、淮河以北的大部地区都出现了沙尘天气。扬沙天气(图 1a)主要出现在西北地区大部、华北大部、东北地区西部等地，一般为1~9 d，其中南疆盆地、内蒙古中西部、宁夏东北部的部分地区及辽宁西部局地扬沙日数在10~24 d，内蒙古海力素达30 d。

沙尘暴主要分布在新疆南部、西北地区中东部的偏北地区、内蒙古大部(图 1b)，有两个多发区：分别位于南疆盆地和内蒙古中西部。多发区内沙尘暴日数一般为5~9 d，超过10 d的有：内蒙古苏尼特左旗19 d、朱日和12 d、拐子湖10 d。

强沙尘暴主要集中出现在南疆盆地、青海西北部、甘肃河西地区中部、内蒙古中西部等地(图略)，日数一般为1~3 d，以浑善达克沙地及其邻近地区强沙尘暴日数最多；强沙尘暴的中心主要位于苏尼特左旗和朱日和，两地分别高达10 d和7 d，强沙尘暴的另一个中心是新疆若羌，达5 d。

2.2 与历年沙尘天气的范围、频次和强度相比较

2000—2006年春季全国沙尘天气出现站数(表 1) 从另一个方面反映沙尘天气的范围。从表 1中可以看出，2006年春季，我国发生沙尘和扬沙天气的范围偏小，出现站数低于近7年平均值，但沙尘暴、强沙尘暴出现站数略高于近7年平均值，其中强沙尘暴出现站数列2000年以来第三位，仅少于2001年和2002年同期，这说明2006年春季我国沙尘天气范围偏小，但沙尘天气强度偏强。

从表 1中2000—2006年春季全国沙尘天气站日数变化也可以看出2006年沙尘天气强度偏强。2006年春季，我国沙尘暴、强沙尘暴发生站日数都高于近7年平均值而少于2001年和200 2年，两者均列2000年以来第三位。

图 2给出了1961—2006年我国北方地区春季沙尘(扬沙、沙尘暴、强沙尘暴)日数和沙尘暴(沙尘暴、强沙尘暴)日数历年变化，从中可以看出，20世纪70年代中期至世纪末，北方地区春季沙尘日数和沙尘暴日数的总体趋势是减少的，这与文献[9]中全国春季沙尘天气变化趋势的结论是吻合的。新世纪初的几年沙尘天气的日数出现了短暂的峰值，随后又呈减少趋势，2006年春季沙尘日数为1961年以来第五少，但沙尘暴日数占沙尘日数的比率较高。从计算的1961—2006年北方地区沙尘暴占沙尘日数的比率看，2006年春季该比率为1985年以来最高值(30.0%)，高于沙尘较强的2002年(29.7%)。上述分析进一步说明2006年春季我国沙尘天气范围小、沙尘天气强度偏强。

2.3 沙尘天气过程偏多、强沙尘暴天气过程多且影响严重

2006年，我国共出现了17次沙尘天气过程，均出现在春季。沙尘天气过程以西北路径为主，有11次，偏西路径出现3次。2006年春季沙尘天气过程次数偏多，高于近7年的平均值(13.3次)，为2000年以来春季沙尘天气过程次多年，较2005年同期偏多9次。

2006年春季的沙尘天气过程中沙尘暴和强沙尘暴天气过程偏多，在这17次沙尘天气过程中，有6次扬沙天气过程，6次沙尘暴，5次强沙尘暴(图 3)。沙尘暴和强沙尘暴天气过程次数之和为11次，高于近7年平均值7.9次，低于2001年的13次，和2002年并列第二；强沙尘暴天气过程出现5次，是2000年以来强沙尘暴天气过程最多的一年。

2006年4月9—11日的过程是年度强度最强、影响最严重的强沙尘暴天气过程，沙尘影响范围包括西北地区大部、华北大部、辽宁南部和河南西北部等11个省(市、区)，其中，南疆盆地、青海北部、甘肃河西地区和陇中、内蒙古中西部、宁夏北部和陕西北部等地的部分地区出现了能见度低于500 m的强沙尘暴(图 4a)，新疆民丰语录塔曾出现能见度不足30 m的情况。新疆吐鲁番地区遭遇了22年来最强的沙尘暴，3.4万户、13.9万人受灾，因灾死亡1人，直接经济损失1.39亿元；兰新铁路吐鲁番段有36列客运列车被迫临时停车避风；9日晚从乌鲁木齐发往北京的T70次列车遭遇强沙尘暴袭击，致使200多块车窗玻璃损坏，列车晚点33个小时。9日，甘肃酒泉地区正在铁路施工的6名工人因躲藏不及被大风吹散迷失方向，2人死亡。10日，内蒙古包头境内丹拉高速公路包头段，由于能见度低发生11起交通事故，6人死亡。北京8—10日出现浮尘天气，造成空气质量连续3天达到重度污染，是有空气质量观测资料以来极为少见的。

为了与以往的沙尘暴天气过程相比，计算了沙尘暴过程的面积指数和强度指数^[16]，将同一次沙尘暴过程中我国境内出现的沙尘暴和强沙尘暴的区域勾划出来，按1°×1 °经纬网格得出该过程中沙尘暴区域的网格点数A，其中强沙尘暴区域网格点数为B，A定义为该沙尘暴过程的面积指数，A+B定义为该沙尘暴过程的强度指数，这样便可定量地描述和比较各次沙尘暴天气过程的影响范围和强度，数值越大代表沙尘暴过程的影响范围越广、强度越强。依此统计了自20世纪90年代以来我国出现的63次强沙尘暴过程^[17-20]的面积指数和强度指数，对比得出(表 2)：2006年4月9—11日的强沙尘暴天气过程，其影响范围和强度仅次于2001年4月7—10日、2001年4月5—8日的强沙尘暴过程，强于2002年3月18— 22日的强沙尘暴过程，居20世纪90年代以来第三位。

这次强沙尘暴天气过程的发生发展主要是由强冷空气和蒙古气旋共同影响造成的。

4月上旬末，随着乌拉尔山阻高形势崩溃，一股强冷空气开始爆发，并引发年度强度最强、影响最严重的强沙尘暴天气过程。从500 hPa形势场上看，贝加尔湖附近的高空槽由纬向型转变为经向型，当它接近蒙古西部山地时，在迎风坡减弱，背风坡加深，等高线成疏散形势；同期，贝加尔湖以南的蒙古地区地面出现了一个相对暖的低压区。高空疏散槽前的正涡度平流区叠加在暖低压上，暖低压即获得动力性发展；高空槽后的冷平流加压作用使得地面气压梯度加大，有利于冷锋锋生。从地面温度场的情况看，锋区附近及后部由于强冷平流以及沙尘天气造成的天空状况差、日照弱，气温偏低；冷锋前部区域由于处于暖区，气温较高，天空状况相对较好，在白天尤其是午后受太阳辐射日变化影响易产生不稳定层结，斜压性增强，锋生作用有利于锋区加强，锋区前后温度差距很大，强温度梯度也促进了地面风力的加大。10日14时(图 4b)，乌拉尔山阻塞高压和蒙古气旋的中心强度分别为1044 hPa和98 8 hPa，二者之间的气压差高达50 hPa以上，气压梯度达12.5 hPa/5纬距。地面等压线密集、锋区附近气压梯度大使得地面平均风力达5~7级、局地8~9级，北疆风口和三十里风区出现10~11级大风天气，百里风区的风力超过12级，十三间房的最大风速达51 m·s^-1，气旋南部的偏西大风和冷锋后部的西北大风卷夹着地面的尘土造成了这次强沙尘暴天气过程。

2.4 多发期长、结束晚

定义扬沙站日数超过100天的旬为多发期。2006年春季沙尘多发期有两个特点：

(1) 沙尘天气多发期长2006年春季沙尘有两个多发期，分别为3月下旬到4月下旬、5月中旬。2000年以来多发期最长的为2001年，达8旬，2006年与2002年并列第二，多发期均为5旬。

(2) 多发期结束晚2006年5月中旬沙尘天气仍处于多发期，与近7年沙尘最强的2001年相同，为2000年以来沙尘多发期结束最晚的两年之一。

2006年春季各月发生沙尘天气过程次数相当，分别为5次、7次和5次，其中5月沙尘天气过程次数较多，与2000年并列达近7年来同期最高值，这也从另一个角度说明2006年沙尘多发期结束晚。

3 沙尘天气气候背景及成因分析 3.1 2005年夏秋季西北地区东部、华北、内蒙古等地降水偏少

2005年夏秋季，西北地区东部、华北中北部、内蒙古大部、东北地区北部等地降水偏少，其中西北地区东北部和内蒙古中西部偏北地区等地降水量偏少达5成以上(图略)，导致2 005年西北地区东部、华北、内蒙古等地发生夏秋连旱，土壤墒情下降，地表植被长势差，为2006年春季出现较频繁的沙尘天气提供了有利条件。

3.2 2006年春季北方大部气温偏高降水偏少

2006年春季，除内蒙古东北部和黑龙江北部外，我国北方大部地区平均气温比常年同期偏高，其中新疆北部和东部、西北地区东部、内蒙古中西部、华北西部及黄淮等地气温比常年同期偏高1~2℃(图略)。由于气温偏高，致使地表层解冻快，土壤水分蒸发大，土质疏松，一遇大风天气极易产生沙尘。

3—4月，北方大部地区降水量普遍偏少20%以上，其中内蒙古中西部、西北地区大部、华北北部和东部降水量偏少5至8成，局部地区偏少达8成以上，北方地区区域平均降水量为1 951年以来同期的第五少(图 5)；5月上旬，西北地区大部及内蒙古中西部等地降水仍不足1 0 mm。由于持续少雨，加之气温回升，使地表干土层增厚，为沙尘天气的发生提供了有利的条件。

3.3 春季冷空气活动较频繁

常年春季500 hPa平均高度场上，我国北方受高空西北气流的控制。2006年春季，500 h Pa高度场(图 6) 乌拉尔山高压脊较常年明显偏强，在距平场上对应40 gpm的正距平中心，受脊前偏西北气流的影响，冷空气不断东移南下影响我国；东亚沿岸地区的负位势高度距平表明，东亚大槽偏强，影响我国的冷空气势力较强，尤其是3月9—12日的寒潮天气过程属历史同期少见。同时，贝加尔湖地区为持续的负距平区控制，其负距平中心绝对值大于30 gpm，地面上蒙古气旋活动频繁。冷空气和蒙古气旋的共同作用，造成我国北方出现了大范围的强风，使得2006年沙尘强度明显偏强，沙尘暴和强沙尘暴天气过程偏多，且影响严重。

2006年春季，影响我国北方地区的冷空气活动异常频繁，从2006年春季500 hPa高度场沿110°E逐日时间剖面(图 7) 可以看出，有17次高空槽东移影响我国北方40°N附近地区，在西风槽的一次次东移过程中，地面经常伴随锋面气旋活动，在冷空气和气旋的共同作用下，我国北方出现了17次沙尘天气过程。沙尘多发期结束晚，到了5月29—30日内蒙古中西部和东北部的部分地区以及南疆盆地的局部地区还受冷空气影响发生了一次沙尘暴过程，是2000年以来春季发生最晚的一次沙尘暴过程。

4 结论

(1) 2006年，我国发生沙尘和扬沙天气的范围偏小，但沙尘暴、强沙尘暴发生的范围和频次均高于近7年平均值。沙尘天气主要出现在秦岭、淮河以北的大部地区；沙尘暴主要分布在新疆南部、西北地区中东部的偏北地区、内蒙古大部。沙尘多发期集中在3月下旬到4月下旬以及5月中旬，多发期长且结束晚。

(2) 2006年春季沙尘天气过程较多，共出现17次，为近7年第二多的年份，其中扬沙和沙尘暴天气过程各为6次，强沙尘暴天气过程出现了5次，是2000年以来强沙尘暴天气过程最多的一年。其中，2006年4月9—11日的过程是年度强度最强、影响最严重的强沙尘暴天气过程，其影响范围和强度为20世纪90年代以来第三位。

(3) 2005年夏秋季西北地区东部、华北、内蒙古等地降水偏少，土壤墒情下降，地表植被长势差；2006年春季北方大部气温偏高，表层解冻快，土壤水分蒸发大，土质疏松，降水偏少，地表干土层增厚，为2006年我国沙尘强度偏强提供了有利的天气气候背景。

(4) 2006年春季东亚环流异常，500 hPa高度场乌拉尔山脊异常偏强，东亚大槽偏强，贝加尔湖地区为持续的负距平区控制，影响我国的冷空气活动势力强，且多蒙古气旋活动。冷空气和蒙古气旋的共同作用，是造成2006年我国沙尘强度偏强、沙尘暴和强沙尘暴天气过程偏多且沙尘多发期结束晚的主要原因。