起沙机制是沙尘暴天气研究中一个重要问题.本文基于中蒙中区一次沙尘暴天气过程,通过提取沙尘源地涡动相关数据中的湍流相干结构(Coherent structure,简称为CS),研究了CS在起沙中的作用.结果发现:(1)起沙期间存在CS,其典型特征表现为上扬—下扫循环,即暖空气的辐合上升与冷空气的辐散下沉相伴;(2)起沙期间,CS具有频次高、持续时间短、间歇性适中、连发频繁、速度切变大、水平尺度远大于垂直尺度和尺度变化比较大的特点;(3)CS是重要的起沙机制,它可起动粒径在0.1～156μm之间的各种沙粒,起动最多的是粒径低于8μm的粉粒与粘粒,但CS不是唯一的起沙机制;(4)CS的上扬与下扫两过程均可引起起沙,区别在于前者通过暖空气的上升将沙粒向上空输送,后者则是将上空高速冷空气拖带下来引起地表沙粒的起动;(5)CS起沙分为单起式和连发配合式两种形式.单起式是单发CS产生的起沙形式,连发配合式是连发的CS产生的跃移—上扬的配合起沙形式.其中,连发配合式为主要形式;(6)下扫过程对起沙的贡献是上扬过程的1.8～15倍,上扬过程可将下扫过程中起动沙粒的1/3左右向上输送到空中;(7)一般情况下,CS对起沙具有稳定的贡献,其贡献率为51％,当临界起沙风速大于13 m·s-1时,其贡献急剧降低.
起沙机制 湍流相干结构 起沙贡献