京津冀地区——雾和霾未散遇沙尘
来源:中国气象报   发布时间:2018-04-02
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采访专家:世界气象组织亚洲沙尘暴预报区域专业气象中心高级工程师 桂海林

         中国环境监测总站空气质量预报中心首席预报员 朱莉莉

         中央气象台首席预报员 张恒德

         中国气象科学研究院大气成分研究所研究员 牛涛

采 访 人:中国气象报记者 崔国辉

  近日,我国北方地区迎来大范围沙尘天气。在京津冀地区,雾霾还未完全散去就遭遇沙尘天气,且持续时间较长,引发公众热议。3月28日,中国气象局和生态环境部的专家回应了公众疑问。

资料图片。来源网络

  雾霾与沙尘天气同时出现少见吗?

  3月26日至28日,华北中部,包括北京地区在内,出现一次以PM2.5为主的空气污染过程。而从27日夜间开始,从西北方向而来的冷空气却没有将雾霾吹走。

  张恒德解释称,沙尘的到来通常伴随冷空气,在冷空气来之前,大气相对静稳,易出现雾霾。冷空气到来之后,在高层有气旋活动,从沙源地带来的沙尘粒子沉降最终导致沙尘天气和雾霾天气同时出现。

  “雾霾和沙尘同时出现并不是偶然现象。”朱莉莉指出,沙尘本身就包含PM10和PM2.5细颗粒物,因此沙尘沉降同时带来PM10和PM2.5污染,导致雾霾和沙尘一起出现的情况在过去也是常见的。

  另外,27日前后的雾霾成因其实不尽相同。冷空气来之前,大气扩散条件不太好,二次气溶胶反应是雾霾形成的主因;后来出现PM2.5较高主要是沙尘沉降造成的,是一次生成污染颗粒物直接带来的雾霾。

  为何这次过程在京津冀地区持续时间较长?

  28日,内蒙古自治区锡林郭勒盟PM10接近3000,但峰值持续时间较短;北京和张家口PM10达到2000多,持续时间较长。“这是因为锡林郭勒盟发生了沙尘暴天气。而北京和张家口以浮尘天气为主。”桂海林解释,沙尘暴天气通常伴随大风,将本地或附近尘沙吹起,天气过程会很快过去;浮尘天气为远地产生沙尘暴或扬沙后,通过高层气旋带来沙尘,其实近地面基本无风或平均风速小于等于3米/秒,因此沉降时间较长。

  天气预报中提到的浮尘、扬沙和沙尘暴,经常让人傻傻分不清,其实三者都是沙尘天气,强度最弱的是浮尘天气,稍强的是扬沙,再强依次为沙尘暴、强沙尘暴和特强沙尘暴。“从感官上也能区分这次浮尘天气与沙尘暴天气。出现浮尘天气时,尘沙等细粒浮游空中,导致远物呈土黄色,太阳呈苍白色或淡黄色。而扬沙、沙尘暴天气则会导致天空混浊、一片黄色,很难看到太阳。”张恒德说。

  “三北”防护林为何没能阻挡此次沙尘天气?

  桂林海指出,“三北”防护林的建设对其所在地沙源的起沙有抑制作用,同时改善局地气候。但是对于远距离、高空传输的沙尘作用有限,也不会对风场有更多影响。

  影响京津地区沙尘天气的传输路径可以分为北路、西路和西北路。其中,北路和西北路影响最为明显。从蒙古国甚至中亚沙漠地区起源的沙尘暴强度尤其大。

  “这次过程的沙尘粒子主要源于蒙古国,沙尘随着气旋上升,然后经内蒙古到华北,再以偏北路径输送到了京津冀地区。”

  据悉,当强沙尘暴形成时,如果风速达到30米/秒(11级风),那么粗沙(直径0.5至1.0毫米)会飞离地面几十厘米,细沙(直径0.125至0.25毫米)会飞起2米高,粉沙(直径0.05至0.005毫米)可达到1.5公里的高度,黏粒(直径小于0.005毫米)则可飞到更高的高度。

  减少北京的沙尘,“三北”防护林其实功不可没。根据北京观象台沙尘资料统计分析:20世纪50年代北京市沙尘天气频繁,春季沙尘日数平均多达26天;60年代至80年代,沙尘日数有所下降,在10至20天之间波动;90年代以后至21世纪初,沙尘日数明显下降,在5至7天左右;2010年以后(2011年至2017年)平均沙尘日数在3天左右。

  我国沙尘天气预报准确率如何?

  我国在沙尘暴起沙、传输、沉降等领域有多年研究经验,在沙尘暴监测、预报、预警方面也积累了丰富的经验,沙尘暴数值预报水平得到国际认可。

  去年,由国家气象中心和中国气象科学研究院代表中国联合申报的世界气象组织亚洲沙尘暴预报区域专业气象中心已经通过认定。作为亚洲沙尘暴区域中心国,我国可以利用气象卫星及其他特殊仪器对沙尘产生及发展进行实时监测,并与各国共享沙尘观测数据;同时向用户提供全球多家沙尘数值模式预报产品,为各国及时预报预警沙尘天气提供技术支持。“结合多国的沙尘预报力量,我们有多种优秀的沙尘预报模式,已经能准确把握每次沙尘天气过程。”桂海林说。

  那么,计算机是怎样算出沙尘天气,从而做出预测的呢?

  “要起沙必须要求源区地表有沙,这也是能产生沙尘天气的基础要素。”牛涛介绍,通过人工野外考察,气象部门得到了“风蚀资料库”,可以准确得到沙尘源区的分布情况。同时,基于各种气象预报天气模式,专家绘制起沙的动力示意图,分析沙砾类型的分布。当达到一定风速时,沙粒就会被吹起。当风速超过一定阈值,且具备地表条件时就会起沙,这些都是通过严格的公式计算出来的。当起沙之后,大气如何输送沙尘粒子、不同大小的沙尘粒子如何分布等也需要通过公式计算。基于这些公式,就可以形成沙尘数据计算模块。再结合风云卫星资料和地面气象台站的观测资料,通过同化的方式进入模式系统改善模式初值,预报准确率就会大大提高。

(来源:《中国气象报》2018年4月2日三版 责任编辑:王美丽)