魏文壽，王敏仲，何 清

(1.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，烏魯木齊 830002;2.塔克拉瑪干沙漠大氣環(huán)境觀測(cè)試驗(yàn)站，新疆塔中 841000)

1 前言

風(fēng)廓線雷達(dá)是20世紀(jì)60年代研發(fā)并逐漸興起的一種高空大氣遙感探測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展，風(fēng)廓線雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)成熟［1］。在過(guò)去的幾十年里，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用風(fēng)廓線雷達(dá)在大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)［2～4］、數(shù)值預(yù)報(bào)［5］、降水過(guò)程［6～9］、大氣湍流及邊界層厚度［10～12］、雨滴譜反演［13，14］等方面開(kāi)展了大量的研究工作，取得了一批可喜的科研成果。作為新一代大氣遙感探測(cè)系統(tǒng)，美國(guó)、日本等國(guó)家已將風(fēng)廓線雷達(dá)組網(wǎng)并應(yīng)用于氣象業(yè)務(wù)中。美國(guó)國(guó)家大氣海洋局(The National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)于1987—1992年在美國(guó)中部和南部地區(qū)布設(shè)了35部風(fēng)廓線雷達(dá)，其觀測(cè)數(shù)據(jù)已提供給國(guó)家天氣服務(wù)中心、環(huán)境研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)［15］。近20年的運(yùn)行結(jié)果證明:風(fēng)廓線雷達(dá)對(duì)大氣三維風(fēng)場(chǎng)具有較強(qiáng)的探測(cè)能力，精細(xì)的垂直廓線數(shù)據(jù)可以顯示出鋒面、短波波動(dòng)、氣旋、重力波等天氣系統(tǒng)連續(xù)和詳實(shí)的演變過(guò)程，可在一定程度上改善對(duì)災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)質(zhì)量。

中國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始風(fēng)廓線雷達(dá)的研制和應(yīng)用工作，在過(guò)去的10年里，國(guó)產(chǎn)風(fēng)廓線雷達(dá)制造技術(shù)取得了巨大的成功，其硬件性能有了質(zhì)的飛躍，多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平［16］。風(fēng)廓線雷達(dá)探測(cè)方式為連續(xù)、無(wú)人值守的遙感形式，探測(cè)資料具有種類多、時(shí)空分辨率高、精度高等特點(diǎn)，突出的探測(cè)優(yōu)勢(shì)決定了它在大氣科學(xué)研究、氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用和社會(huì)氣象服務(wù)領(lǐng)域有著不可替代的重要作用。在天氣預(yù)報(bào)方面，風(fēng)廓線雷達(dá)組網(wǎng)觀測(cè)資料在數(shù)值預(yù)報(bào)模式中的使用，可在一定程度上改善對(duì)風(fēng)場(chǎng)的短時(shí)預(yù)報(bào)質(zhì)量。在中小尺度氣象研究領(lǐng)域，可以利用風(fēng)廓線雷達(dá)開(kāi)展對(duì)中小尺度天氣系統(tǒng)、大氣湍流、大氣邊界層等方面的研究，推斷大氣運(yùn)動(dòng)的湍流結(jié)構(gòu)，監(jiān)測(cè)大氣邊界層厚度的變化，確定風(fēng)切變的位置高度等。由于風(fēng)廓線雷達(dá)突出的探測(cè)優(yōu)勢(shì)，它不僅應(yīng)用于氣象主流領(lǐng)域，而且在航空、航天、軍事國(guó)防、電磁波傳播、空間精確定位、水資源監(jiān)測(cè)、大氣污染監(jiān)測(cè)等諸多領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用前景［17］。

沙塵暴是干旱和半干旱地區(qū)特有的一種災(zāi)害性天氣，是大氣運(yùn)動(dòng)和自然地理環(huán)境的綜合產(chǎn)物。它的發(fā)生發(fā)展不僅破壞生態(tài)平衡，而且對(duì)氣候變化有著重要影響，已成為全球性的科學(xué)問(wèn)題之一。風(fēng)廓線雷達(dá)的發(fā)射波長(zhǎng)為分米量級(jí)，遠(yuǎn)大于沙塵質(zhì)點(diǎn)的直徑，更適合瑞利散射條件，加上它只對(duì)近距離大氣進(jìn)行垂直探測(cè)，選用較窄的探測(cè)波束寬度，獲取起始高度為近地面幾十米、垂直分辨率100 m左右的探測(cè)資料，因此可以利用風(fēng)廓線雷達(dá)對(duì)測(cè)站上空的沙塵天氣進(jìn)行探測(cè)。當(dāng)大氣中出現(xiàn)沙塵時(shí)，沙塵質(zhì)點(diǎn)散射返回的電磁波信號(hào)強(qiáng)度比晴空大氣要強(qiáng)，風(fēng)廓線雷達(dá)獲得的多普勒信息主要是沙塵質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。

基于此，中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所于2010年4月在塔克拉瑪干沙漠腹地實(shí)施了風(fēng)廓線雷達(dá)探測(cè)沙塵天氣的科學(xué)試驗(yàn)，該項(xiàng)研究利用探測(cè)試驗(yàn)取得的一次沙塵過(guò)程風(fēng)廓線雷達(dá)資料，分析了沙塵天氣啟動(dòng)爆發(fā)的水平風(fēng)場(chǎng)和垂直速度特征，給出了典型沙塵天氣的雷達(dá)等效回波強(qiáng)度及其垂直分布結(jié)構(gòu)，討論了利用風(fēng)廓線雷達(dá)資料反演沙塵粒子數(shù)濃度的有關(guān)問(wèn)題，其目的是拓展風(fēng)廓線雷達(dá)的探測(cè)應(yīng)用范圍，建立基于風(fēng)廓線雷達(dá)技術(shù)的沙塵天氣監(jiān)測(cè)方法。

2 研究區(qū)概況

塔克拉瑪干沙漠位于北半球中緯度歐亞大陸腹地，面積33.76萬(wàn)km2，是世界第二、中國(guó)第一大流動(dòng)沙漠，該區(qū)年平均降水量不足40 mm，風(fēng)沙災(zāi)害極為頻繁。塔克拉瑪干沙漠大氣環(huán)境觀測(cè)試驗(yàn)站位于沙漠腹地，地理位置為39°00'N ，83°40'E，海拔高度1 099.3 m，觀測(cè)場(chǎng)地四周開(kāi)闊，地表均為沙丘組成的流動(dòng)沙漠，試驗(yàn)場(chǎng)地生活區(qū)有少量人工栽培的沙生灌木植物，下墊面特性基本代表了塔克拉瑪干沙漠地表特征。

3 CFL－03風(fēng)廓線雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)流程和主要性能

在對(duì)流層范圍內(nèi)，大氣湍流運(yùn)動(dòng)會(huì)造成大氣折射率的不均勻分布，當(dāng)風(fēng)廓線雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射電磁波時(shí)，電磁波遇到不均勻分布的大氣湍流運(yùn)動(dòng)，湍流運(yùn)動(dòng)會(huì)讓電磁波能量產(chǎn)生不同方向的散射，其中經(jīng)過(guò)湍流運(yùn)動(dòng)散射的電磁波能量會(huì)被地面的風(fēng)廓線雷達(dá)接收到，這部分能量經(jīng)雷達(dá)接收系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)計(jì)算處理后，既可以得到大氣目標(biāo)物的運(yùn)動(dòng)信息，又可以得到大氣目標(biāo)物的強(qiáng)度信息。其中信號(hào)處理是風(fēng)廓線雷達(dá)最重要的環(huán)節(jié)之一，信號(hào)處理主要包括三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)(見(jiàn)圖1):a.氣象信號(hào)的相干積累過(guò)程，這一過(guò)程主要是犧牲時(shí)間、增加探測(cè)次數(shù)，讓有規(guī)律的氣象信號(hào)疊加到一起放大，而無(wú)規(guī)律的雜波信號(hào)疊加后相互抵消，目的是提高氣象信號(hào)的信噪比;b.譜變換，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)為頻域信號(hào);c.譜平均，降低氣象信號(hào)的脈動(dòng)，提高氣象信號(hào)的信噪比。

圖1 風(fēng)廓線雷達(dá)信號(hào)處理原理流程圖［17］Fig.1 Wind profiler radar signal processing flow chart［17］

該項(xiàng)研究采用的設(shè)備為中國(guó)航天科工集團(tuán)二十三所研制的CFL－03相控陣風(fēng)廓線雷達(dá)(見(jiàn)圖2)，主要由發(fā)射機(jī)系統(tǒng)、接收機(jī)系統(tǒng)、天饋系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)處理與控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)6部分組成，它的設(shè)計(jì)高度為3 000～5 000 m，屬于邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)。CFL－03采用5個(gè)固定指向波束的探測(cè)方式，1個(gè)垂直波束，4個(gè)天頂角為15°的傾斜波束，傾斜波束在方位上均勻正交分布。為了兼顧探測(cè)高度和低層的高度分辨率，CFL－03采用高、低兩種工作模式。低模式使用窄脈沖、高度分辨率為50 m，高模式使用寬脈沖、高度分辨率為100 m。兩種模式交替進(jìn)行，在保證低空具有較高高度分辨率的同時(shí)可以達(dá)到較高的探測(cè)高度。CFL－03提供的格式完全符合中國(guó)氣象局要求的高/低模式譜數(shù)據(jù)、徑向譜速度、實(shí)時(shí)廓線;每種廓線包含水平風(fēng)、垂直速度、信噪比、C2n(大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù))、譜寬等信息。表1列出了CFL－03的主要技術(shù)參數(shù)。

表1 CFL－03風(fēng)廓線雷達(dá)主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Technical parameters of the CFL－03 wind profiler radar

圖2 CFL－03車載移動(dòng)風(fēng)廓線雷達(dá)在塔克拉瑪干沙漠大氣環(huán)境觀測(cè)試驗(yàn)站觀測(cè)沙塵暴Fig.2 A vehicle-mounted wind profiler radar detecting dust storm at the experiment station for atmospheric environment observation in the Taklimakan Desert

筆者所用資料為塔克拉瑪干沙漠大氣環(huán)境觀測(cè)試驗(yàn)站2010年4月11日CFL－03風(fēng)廓線雷達(dá)資料，包括水平風(fēng)速、風(fēng)向、垂直速度、信噪比(SNR)等。

4 沙塵天氣過(guò)程簡(jiǎn)述

2010年4月11日，受西伯利亞冷空氣影響，塔克拉瑪干沙漠腹地發(fā)生了1次沙塵天氣。其中，00:00—11:40為浮塵，11:40—14:17為揚(yáng)沙，強(qiáng)沙塵暴發(fā)生在14:17—22:10，最小能見(jiàn)度300 m，沙塵暴持續(xù)了約8 h，22:10以后轉(zhuǎn)為揚(yáng)沙。

5 風(fēng)廓線雷達(dá)對(duì)沙塵天氣的探測(cè)與監(jiān)測(cè)分析

5.1 風(fēng)廓線雷達(dá)對(duì)沙塵垂直分布的監(jiān)測(cè)

風(fēng)廓線雷達(dá)對(duì)沙塵進(jìn)行探測(cè)時(shí)，由于采用的電磁波波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沙塵粒子的粒徑，沙塵粒子對(duì)電磁波的散射更符合瑞利散射，可用通用雷達(dá)氣象方程對(duì)沙塵等效回波強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，公式可表示為［18，19］

式(1)～(3)中，SNR0為原始信噪比，Pn為噪聲功率，K為玻爾茲曼常數(shù)，取值為K=1.38×10－23J/K，B為接收機(jī)帶寬，T0是用絕對(duì)溫度表示的雷達(dá)天線溫度，Nf為噪聲系數(shù)，λ為電磁波波長(zhǎng)，R為目標(biāo)物距離，L為饋線損耗，Pr為回波功率，是常數(shù)，h為高度，Pt為雷達(dá)發(fā)射峰值功率，G為天線增益，φ、θ為水平和垂直波束寬度為介電常數(shù)(取值為0.52)，Z為雷達(dá)回波強(qiáng)度(反射率因子)。

在計(jì)算過(guò)程中，首先求出接收機(jī)的噪聲功率Pn，并依據(jù)SNR資料求出未做相干積累代表真實(shí)返回信號(hào)的原始信噪比SNR0，然后求出回波功率Pr，最后推導(dǎo)計(jì)算出風(fēng)廓線雷達(dá)回波強(qiáng)度Z。

圖3給出了4月11日沙塵天氣等效回波強(qiáng)度時(shí)間—高度剖面，可以清晰地看到，揚(yáng)沙、沙塵暴發(fā)生期間(11:40—22:10)，回波強(qiáng)度表現(xiàn)為密實(shí)的大值層，大值層頂高約1 500 m，回波強(qiáng)度約為－3～10 dBZ;浮塵天氣時(shí)段(00:00—11:40)回波強(qiáng)度相對(duì)較弱，約為－15～－3 dBZ。從圖3中也可以看出，揚(yáng)沙、沙塵暴期間600～1 500 m高度內(nèi)回波強(qiáng)度隨高度呈減弱趨勢(shì)，1 500 m高度以上出現(xiàn)了明顯的低值區(qū)，這說(shuō)明在沙塵過(guò)程中，低層沙塵粒子的濃度要大于高層粒子濃度，沙塵粒子對(duì)電磁波產(chǎn)生的后向散射強(qiáng)度隨沙塵濃度的變化而變化，低層粒子較濃，雷達(dá)探測(cè)到的回波信號(hào)就強(qiáng)，高層粒子濃度較低，其回波強(qiáng)度就弱。

以上分析表明，風(fēng)廓線雷達(dá)是進(jìn)行沙塵探測(cè)和監(jiān)測(cè)的一種有效的高空大氣遙感系統(tǒng)，它不僅可以捕捉到沙塵天氣的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間，而且能監(jiān)測(cè)到沙塵被輸送的高度、厚度以及垂直強(qiáng)度分布特征。通過(guò)對(duì)沙塵天氣等效回波強(qiáng)度的分析表明:揚(yáng)沙和沙塵暴回波強(qiáng)度約為－3～10 dBZ，浮塵回波強(qiáng)度約為－15～－3 dBZ，沙塵回波強(qiáng)度明顯小于降水回波，卻大于晴空回波;此次沙塵被輸送的高度約在1 500 m以內(nèi)，粒子濃度從低層向上呈遞減趨勢(shì)。

圖3 2010年4月11日沙塵天氣回波強(qiáng)度時(shí)間—高度剖面圖Fig.3 Time-height profiles of dust weather echo intensity on 11 April，2010

5.2 風(fēng)廓線雷達(dá)對(duì)沙塵天氣水平風(fēng)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)

圖4 給出了CFL－03風(fēng)廓線雷達(dá)對(duì)2010年4月11日沙塵天氣水平風(fēng)場(chǎng)的探測(cè)結(jié)果。圖4中帶箭頭的實(shí)線為風(fēng)垂直切變所處的位置高度。可以看出，在切變線以上主要為西風(fēng)和西北風(fēng)，切變線以下為東南風(fēng)和東風(fēng)，說(shuō)明低空東風(fēng)的維持是沙塵天氣發(fā)生的動(dòng)力條件。從水平風(fēng)場(chǎng)的量級(jí)來(lái)看，沙塵天氣啟動(dòng)前，垂直風(fēng)切變的位置高度約為500 m，低空500 m以下水平風(fēng)速較大，約為12 m/s，500 m以上西風(fēng)并不是非常強(qiáng)烈，當(dāng)沙塵天氣開(kāi)始后，水平風(fēng)垂直切變位置逐漸升高到1 000 m以上，但風(fēng)速相對(duì)較小。進(jìn)一步結(jié)合4月11日等效回波強(qiáng)度垂直剖面(見(jiàn)圖3)，發(fā)現(xiàn)在東南風(fēng)的動(dòng)力作用下，塔克拉瑪干沙漠沙塵被輸送到高空1 200～1 300 m高度左右，而這一高度恰好與邊界層偏東風(fēng)維持的高度基本一致，說(shuō)明在這次過(guò)程中，主要是低空偏東風(fēng)吹動(dòng)沙塵向西輸送，高空西風(fēng)氣流并沒(méi)有將沙塵向東遠(yuǎn)距離輸送，只是局限在塔里木盆地活動(dòng)。

以上分析表明:風(fēng)廓線雷達(dá)可以有效監(jiān)測(cè)沙塵天氣水平風(fēng)場(chǎng)的變化特征，由于受塔里木盆地三面環(huán)山地形的影響，水平風(fēng)垂直切變以及低空東風(fēng)的維持是此次沙塵天氣發(fā)生的動(dòng)力成因，在地表熱力和大氣層結(jié)條件滿足的狀況下，近地表風(fēng)速大于3.0～4.0 m/s就有可能誘發(fā)揚(yáng)沙天氣，風(fēng)速更大時(shí)則會(huì)導(dǎo)致沙塵暴的發(fā)生。

圖4 2010年4月11日沙塵天氣水平風(fēng)時(shí)間—高度圖Fig.4 Time-height of horizontal winds of dust weather processes on 11 April，2010

5.3 風(fēng)廓線雷達(dá)對(duì)沙塵天氣垂直速度的監(jiān)測(cè)

風(fēng)廓線雷達(dá)探測(cè)到的垂直速度數(shù)據(jù)常采用“時(shí)間—高度”序列方式顯示，即橫坐標(biāo)為時(shí)間、縱坐標(biāo)為高度，每次垂直風(fēng)探測(cè)結(jié)果按彩色等級(jí)顯示為一列，并按觀測(cè)時(shí)間先后順序排列。“時(shí)間—高度”序列的顯示方法有利于反映垂直速度的時(shí)間、高度變化，所以被普遍采用。

圖5給出了2010年4月11日沙塵過(guò)程大氣垂直速度的時(shí)間—高度圖?？梢钥闯觯硥m天氣發(fā)生前及發(fā)生過(guò)程中，低空1 000 m以下大氣主要以輻合上升運(yùn)動(dòng)為主，3:30—13:00有一個(gè)“較強(qiáng)上升速度回波區(qū)”，從中可以分辨出2個(gè)強(qiáng)中心。第1個(gè)強(qiáng)中心(4:00—7:00)最大上升速度1.0 m/s、所在高度300 m;第2個(gè)強(qiáng)中心(10:00—13:00)最大上升速度1.27 m/s、所在高度500 m。根據(jù)“較強(qiáng)上升速度回波區(qū)”可以判定:2個(gè)強(qiáng)中心分別對(duì)應(yīng)著2個(gè)上升速度較大的空氣塊。上升空氣塊的時(shí)間尺度約為2～3 h，垂直尺度約300 m。風(fēng)廓線雷達(dá)可以直接測(cè)量上升空氣塊的時(shí)間尺度和垂直尺度，水平尺度則需要根據(jù)時(shí)間尺度和水平風(fēng)進(jìn)行估計(jì)。在上述2個(gè)上升空氣塊出現(xiàn)的時(shí)間和高度范圍內(nèi)，水平風(fēng)平均約7.5 m/s，由此可以估計(jì)上升空氣塊的水平尺度在67.5 km左右。圖6給出了與第2個(gè)強(qiáng)中心對(duì)應(yīng)時(shí)刻(12:00)的垂直速度廓線，可見(jiàn)在沙塵啟動(dòng)時(shí)1 km以下高度為上升氣流，1 km高度以上以下沉氣流為主。大氣垂直向上運(yùn)動(dòng)起到了抽氣筒的效應(yīng)，有利于揚(yáng)沙和沙塵暴天氣的發(fā)生。

圖5 2010年4月11日沙塵天氣垂直速度時(shí)間—高度剖面圖(單位:m/s)(負(fù)值表示上升運(yùn)動(dòng)，正值表示下沉運(yùn)動(dòng))Fig.5 Time-height profiles of the vertical velocity of the dust weather processes on 11 April，2010(unit:m/s)(negative stands for an ascending motion，positive for a sinking motion)

圖6 2010年4月11日12時(shí)垂直速度廓線(負(fù)值為上升，正值為下降)Fig.6 A vertical velocity profile at 12:00，11 April，2010(negative stands for an ascending motion，positive for a sinking motion)

6 討論

在計(jì)算出沙塵等效回波強(qiáng)度Z后，進(jìn)一步嘗試?yán)肸與沙塵粒徑的關(guān)系估算了大氣中沙塵粒子的濃度分布，這里假定沙塵為均勻的球形粒子，平均粒徑為20 μm，其回波強(qiáng)度Z與粒子數(shù)濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系可采用文獻(xiàn)［20］中的公式:

式(4)中，N表示沙塵粒子數(shù)濃度，單位為個(gè)/m3，為沙塵粒子平均粒徑。

圖7給出了2010年4月11日揚(yáng)沙和沙塵暴過(guò)程(10:00—24:00)由回波強(qiáng)度Z估算出的粒子數(shù)濃度時(shí)間—高度圖?？梢钥闯?，低空600 m高度沙塵粒子數(shù)濃度相對(duì)較大，每立方米大氣中最多有1.2×1011個(gè)沙塵粒子，隨著高度升高，粒子數(shù)濃度逐漸減小，在1 000 m高度每立方米大氣中約有2×1010個(gè)粒子。游來(lái)光［21］等曾在飛機(jī)上安裝粒子測(cè)量系統(tǒng)(PMS)，在中國(guó)內(nèi)蒙阿拉善沙漠進(jìn)行了沙塵暴粒子濃度的飛機(jī)探測(cè)，結(jié)果表明:在2 000～3 300 m高度內(nèi)每立方米大氣中最多有1.5×106個(gè)沙塵粒子。通過(guò)與此結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)利用風(fēng)廓線雷達(dá)資料反演估算的粒子濃度明顯比飛機(jī)探測(cè)結(jié)果偏大。塔克拉瑪干沙漠沙塵粒子形態(tài)各異，粒徑大小不均，況且缺少沙漠高空沙塵粒譜觀測(cè)資料，目前還無(wú)法利用風(fēng)廓線雷達(dá)對(duì)高空沙塵數(shù)濃度和質(zhì)量濃度進(jìn)行準(zhǔn)確的反演計(jì)算，這部分工作有待今后繼續(xù)進(jìn)行深入的分析和研究。

圖7 2010年4月11日10:00—24:00沙塵過(guò)程粒子數(shù)濃度時(shí)間—高度圖(單位:1×109個(gè)/m3)Fig.7 Time-height of particle concentration of the 10:00 －24:00 dust process on 11 April，2010(unit:1×109numeral/m3)

7 結(jié)語(yǔ)

筆者利用設(shè)在塔克拉瑪干沙漠大氣環(huán)境觀測(cè)試驗(yàn)站的CFL－03風(fēng)廓線雷達(dá)資料，對(duì)2010年4月11日發(fā)生的典型沙塵天氣進(jìn)行分析，給出了沙塵天氣啟動(dòng)爆發(fā)的水平風(fēng)場(chǎng)和垂直速度特征，計(jì)算分析了典型沙塵暴、揚(yáng)沙、浮塵天氣的雷達(dá)回波強(qiáng)度及垂直分布結(jié)構(gòu)，討論了利用風(fēng)廓線雷達(dá)資料反演大氣沙塵數(shù)濃度的有關(guān)問(wèn)題。通過(guò)筆者的分析，可以初步得到以下幾點(diǎn)結(jié)論:

1)風(fēng)廓線雷達(dá)是進(jìn)行沙塵探測(cè)和監(jiān)測(cè)的一種有效的高空大氣遙感系統(tǒng)，它不僅可以捕捉到沙塵天氣的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間，而且能監(jiān)測(cè)到沙塵在空中被輸送的高度、厚度范圍以及沙塵運(yùn)動(dòng)的垂直強(qiáng)度特征。

2)塔克拉瑪干沙漠揚(yáng)沙和沙塵暴等效回波強(qiáng)度約為－3～10 dBZ，浮塵等效回波強(qiáng)度約為－15～－3 dBZ，沙塵回波強(qiáng)度總體小于降水回波，卻大于晴空回波。

3)水平風(fēng)垂直切變以及低空東風(fēng)的維持是此次沙塵天氣發(fā)生的動(dòng)力成因。揚(yáng)沙、沙塵暴發(fā)生時(shí)，大氣垂直速度表現(xiàn)為上升運(yùn)動(dòng)，在較大水平風(fēng)速及干燥下墊面的配合下，導(dǎo)致地面沙粒被輸送到高空，形成了沙塵天氣。

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