河西走廊“23·4”强沙尘暴锋区特征及其对沙尘扩散的影响OA

使用探空、地面自动气象站数据、大气颗粒物浓度数据、L波段低对流层风廓线雷达、拉曼-米散射气溶胶激光雷达、微波辐射计数据及ECMWF(ERA5)0.25°×0.25°再分析数据,对2023年4月18-19日发生在河西走廊的一次强沙尘暴天气进行了锋区结构特征及其对沙尘扩散影响分析,结果表明:(1)地面强冷锋导致此次沙尘暴发生,沙尘暴发生时,近地层大气超绝热,大气为静力不稳定状态。沙尘暴期间PM10最大值为9878μg·m^(-3),PM_(2.5)最大值为1737μg·m^(-3),最低能见度为0.1 km。(2)对流层顶折叠南侧为极锋急流,高空急流-锋面次级环流将急流动量下传到地面加速地面大风。近地面锋区陡立处,锋生达到8.0×10^(-8)K·s^(-1)·m^(-1)。锋区内锋生由散度项与变形项共同贡献,锋区前侧锋生则受倾斜项主导。锋生强度与沙尘暴强弱变化趋势一致。(3)随着锋面过境,风向从东风转为西北风,沿锋区高度形成垂直风向切变。锋面冷空气楔入和辐射降温共同作用,在210 m处形成逆温层,逆温强度达1.3℃·(100m)-1。受贴地逆温和锋区风向切变共同影响,高浓度沙尘被抑制在500 m高度以下时长达4.5 h,最大消光系数为5.0 km^(-1),最大退偏振比为1.0。随着高空锋区高度的显著抬升,沙尘逐渐向上输送,但高空锋区风向切变限制了垂直传输高度,在高度2500~3200 m附近形成高浓度滞留带。高空急流南移后,锋面次级环流下沉支动量下传所形成的边界层低空急流加速了沙尘的水平扩散过程。