文摘

在干旱和半干旱地区,沙尘暴是常见的在多风的季节。大风可以吹干表面疏松砂岩。沙尘上升然后运到其他地方根据风力条件(速度和方向)在不同级别的气氛。考虑尘埃移动物体在空间和时间,然后可以用来确定路径轨迹计算要笑了。轨迹计算被用作预测操作和研究活动的支持工具。预定义的粉尘来源可以被识别和轨迹可以预先计算的数值天气预报(NWP)预测。长途运输的尘埃,工具应该允许操作预报员执行在线轨迹计算。介绍了一个案例研究使用轨迹计算基于NWP模型作为预测支持工具在阿曼气象服务在沙尘暴事件。案例研究验证结果显示一个好的协议计算轨迹和真正的沙尘暴的运输路径,因此在操作中心轨迹计算可以使用用于警告。

1。介绍

沙尘暴,一种尘埃事件,在大多数情况下,由于紊流风,包括对流哈布沙暴,筹集大量的灰尘从沙漠表面,降低能见度小于1公里(1]。沙尘暴能见度直接影响和影响日常商业,运输,和沙漠地区附近的军事行动2]。由于其对人类健康的影响和活动,沙尘暴最近调查的几个方面。这些包括粉尘特性、尘埃的来源、运输过程中,预测和尘埃。此外,一些研究试图链接沙尘暴频率的增加和气候变化。粉尘采样在阿拉伯半岛北部的2009年和2009年以前相比于(3]。认为有重大变化在改变粉尘的特点,表明气候变化的可能角色。

风条件的生成和传输过程中起着重要作用的沙尘暴。在[4),沙尘暴与每月极端风速数据相关。结果表明,风政权(强度和可变性)是一个关键控制沙尘暴期间在沙滩上和灰尘沉积。因此,更好的预测风的条件,更好地预测沙尘暴的一代和运输。几个尘埃预测模型为运营和开发研究院研究使用服务器。提出了此类模型的例子(5- - - - - -7]。评估社区的气溶胶和大气辐射模型(卡玛)8)由美国空军气象局提出了在2在撒哈拉沙漠地区。卡玛被同化的气象预报数据初始化MM5数值天气预报模式2]。模型还包含了全球粉尘源数据库开发的基(9]。模型使用10粒度垃圾箱盖尘埃颗粒的半径0.5μ米至10.0μm。卡玛,漂浮的尘埃气溶胶垂直平流和扩散。垂直扩散计算使用MM5输入气象。模型计算垂直潜在温度、显热通量、Monin-Obukhov长度和摩擦速度在每个网格点使用MM5气象概要文件。模型,然后计算每个垂直水平的垂直扩散方法由张先生和尖刺外壳(后10]。

摘要沙尘暴预报支持工具提出了使用前进轨迹计算。考虑尘埃移动物体在空间和时间,前进轨迹计算然后可以用来确定它将遵循的路径。每个轨道的位置是由(11] 速度由网格规模速度和紊动,这是通过求解朗之万扩散方程计算使用马尔可夫链制定(12]。轨迹计算的三维风场和表面压力的数值天气毁灭之路(NWP)模型。轨迹方程数值求解二阶的数值精度高。插值的数值天气预报领域轨迹位置是线性的,但在3 d空间立方(恒压水平不同)。本文开发的预测支持工具是使用轨迹计算阿曼国家气象服务。预定义的粉尘来源识别和轨迹计算数值天气预报模式的每次运行结束后这些来源。另一方面,操作预报员可以调整的开始位置轨迹匹配沙尘暴的确切位置。最后,本文提出了一种使用轨迹计算的案例研究。该系统利用从高分辨率数值天气预报数据(7公里)阿曼区域模型。两个沙尘暴事件在2012年3月。 The rest of the paper is organized as follow. Section2介绍了应用方法。案例研究结果提出了部分3。最后,部分4总结了纸。

2。方法

根据(13),确定了四个主要尘源,即底格里斯河和幼发拉底河流域,锡斯坦和Baloushistan盆地Alhejaz山盆地东部,西南部Alhajar山盆地。来源标记在图1。拟议中的尘埃轨迹预测支持系统在两种不同的工作模式实现。第一个模式叫做“如果场景”模式。第二个模式被称为“实时”模式。“如果场景”的模式下,尘埃轨迹计算每个NWP模型运行后每个尘源和不同的时间范围。此模式用于回答这个问题“什么是可能的路径如果沙尘暴产生的来源吗?”这种模式操作预报员提供了一组可能的场景不同高度的大气中。使用的“实时”模式运营预报员一旦检测到沙尘暴使用卫星篮板复合。操作预报员可以修改沙尘暴的位置根据最新的观测,然后相应轨迹路径将重新计算。此模式用于调整的第一个想“如果场景”模式。

图2展示了系统的数据流图。建议的操作系统是松散耦合的数值天气预报模型。因此,任何的输出(每小时的风能预测)NWP模型作为输入轨迹的计算系统。系统需要一些基本配置包括预定义的起始位置,输出时间间隔和所需的水平。在这个阶段,该系统将提供轨迹计算预测的“如果”的场景。操作预报员监控是谁使用尘尘埃提高卫星RGB可以修改的起始位置轨迹从卫星图像根据他的观察。然后轨迹计算系统将重新运行轨迹基于实时更新的信息。

图3“如果场景”的输出显示了一个示例系统的在3月17日,2012年。从篮板综合卫星图像可以看出,没有发现沙尘暴。对于每个尘源,两套轨迹计算获取的空间结构预期的沙尘暴。轨迹不同的高度,即1000 hPa, 950 hPa, 900 hPa, 850 hPa, 800 hPa,计算每个源。从这个“如果场景”的输出系统,运营预测需要留意任何沙尘暴在底格里斯河和幼发拉底河流域开发,因为它可能是运送到该地区。这种情况下的“如果场景”预测,任何沙尘暴发展锡斯坦东部盆地和Baloushistan Alhejaz山不会运到阿曼。

轨迹计算,阿曼地区模型用于生成所需的风场数据。阿曼气象服务运行财团小规模建模(COSMO)模式(14]。阿曼气象局COSMO 7公里分辨率运行。表1总结了主要配置用于COSMO模型。

3所示。案例研究结果

概括性地,2012年3月17日,于08年utc,沙尘暴是由于冬夏马风风穿越伊拉克阿拉伯海湾。沙尘暴影响所有阿拉伯海湾国家和能见度降至不到800米。伊拉克沙漠的高空概要(取自NWP模型)表明,来自西北的风扩展700 hPa级别是由于高压系统在阿拉伯半岛,从西伯利亚高。低压系统的槽后500 hPa高度通过在伊拉克沙漠,来自西北的风在表面强化。来自西北的风加剧导致尘埃上升从伊拉克沙漠地区,搬往东南方向影响伊拉克、科威特、巴林、卡塔尔、哪些国家,阿联酋,阿曼和也门。通常,来自西北的风持续超过一天。

2012年3月18日,1200 utc沙尘暴形成的对伊朗对阿曼苏丹国沙漠和向南移动,降低了能见度小于500米的最大风速25节有时感受35节。高压系统位于伊朗沙漠扩展的西伯利亚高达到700 hPa导致增加风速在空中。500 hPa槽(越过伊拉克之前)通过伊朗沙漠,表面高压加剧,北风加强,吹向南方的灰尘阿曼海岸。

3.1。系统验证

沙尘暴时发现在底格里斯河和幼发拉底河流域在3月17日,2012年,08年utc,轨迹计算基于NWP模型运行在3月17日,2012,00 utc。结果表明,暴风雨将搬往东南穿过阿拉伯海湾,然后向西转弯,如图4(一)。图4 (b)展示了风暴24 h后(2013年3月18日,08年utc)。可以看出,在前一天的轨迹生成能够预测风暴的运动。

2012年3月18日,00 utc,沙尘暴搬往东南的中心在科威特。因此,轨迹重新计算从新的位置和使用最新的数值天气预报模式数据如图4 (c)。图4 (d)展示了风暴12 h后(2012年3月19日,12 utc)。可以看出的轨迹能够模拟运动风暴。

当沙尘暴还穿过阿拉伯半岛,一个新的发现沙尘暴在锡斯坦和Baloushistan盆地在3月18日,2012年,12 utc。基于该模型运行00 utc的同一天,轨迹计算风暴。是预测风暴将穿过霍尔木兹海峡的一部分阿拉伯海湾,另一部分将搬到阿曼海和马斯喀特如图5(一个)。

右上角图的一部分5 (b)显示沙尘暴的位置在3月19日,2012年,12 utc(24小时后)与预测的轨迹与高协议。2012年3月19日,00 UTC,新轨迹生成基于最新的模型运行和从风暴的新位置如图5 (c)。该模型运行验证使用卫星图片从3月30日2012,00 utc(24小时后)。从图可以看出5 (d)的轨迹能够模拟风暴的程度在阿曼海岸Masirah岛。

4所示。结论

本文提出了沙尘暴预测支持系统利用数值天气预报的轨迹计算模型。在阿曼气象服务系统开发和验证使用高分辨率(7公里)阿曼区域模型。系统实施运行每个NWP模型运行后生成“如果场景”为每个时间预测和四周围的尘埃的来源。用户可以正确的位置沙尘暴基于卫星观测和计算相应的轨迹。本文还提出了一个系统验证使用两种情况在2012年3月沙尘暴。验证结果显示一个好协议的轨迹计算和实际运输路径沙尘暴强调这样的轨迹进行预警的有效性。提到的质量是很重要的轨迹计算的函数使用NWP模型预测的质量。质量越高风NWP模型的预测精度越高的尘埃轨迹运输路径。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

作者要感谢研究委员会(阿曼)支持本文研究基于项目“太阳能和风能在阿曼的前景”