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运城市一次寒潮天气过程的分析

2020-10-21 542 上传者：管理员

摘要：利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料，对2020年2月14～16日运城市一次寒潮天气过程的环流背景、影响系统进行了分析。结果表明：1）此次寒潮发生在乌拉尔山高压阻塞形势建立并缓慢东移、中西伯利亚的横槽转竖的过程中，横槽后部的偏北风引导极地的冷空气在贝加尔湖附近堆积；横槽前的正涡度平流使横槽东南方产生负变高，横槽后部的暖平流、正变高使得横槽转竖并向南加深，与南部的高原槽合并加强，引导冷空气大举南下，寒潮爆发。2）降温的大值区与强冷平流区基本一致，强冷平流是造成寒潮的主要原因。3）大风的形成与高空动量下传、冷平流入侵造成的变压梯度和气压梯度加大有密切关系。4）寒潮预报着眼点：前期回暖；寒潮强冷空气堆积预报；冷高压强度及冷空气路径预报；对运城上游850hPa变温的应用。

关键词：
冷平流
回暖
天气学
寒潮
环流背景
预报着眼点
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寒潮天气过程是一种大规模的强冷空气活动过程。其主要天气特点是剧烈降温和大风，有时还伴有雨、雪、雨凇或霜冻，常给农业、林业、交通等带来不利影响。因此，做好寒潮天气过程的预报，服务于国防、经济生产部门以便采取积极措施预防其危害、利用其有利因素也十分必要。由于我国幅员辽阔，气候条件差异很大，服务情况又错综复杂，所以根据具体情况，分析研究当地的一些寒潮过程发生的环流背景、特点以及影响也有很重大的意义[1]。近年，有很多专家学者在寒潮的诊断分析、统计研究方面做了许多工作[2,3,4]。本文利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料等对2020年2月14～16日运城出现的寒潮天气的环流背景、影响系统及预报着眼点进行主要的分析，为当地今后的寒潮预报业务提供一定的参考。

1、寒潮过程概述

根据寒潮定义，日最低气温降温幅度：24h≥8℃或48h≥10℃可定义为寒潮。此次运城市强降温天气过程连续2d降温幅度都达到了寒潮的标准，24h除芮城、夏县外有11个县市达到寒潮，其中，绛县站气温最低，达-6.9℃，新绛站降温幅度最大，达9.4℃，；48h有5个县站达到了寒潮，其中，夏县站气温最低，达到了-10.5℃，闻喜站48h降温幅度最大，达14.3℃。此外，13日～15日08时，大部分县市出现了5～7级西北风，河津、临猗2个站极大风速达到了8级，河津站极大风速最大，达到了20.1m/s，大风持续时间为13日23时～14日08时，长达9个小时。14～16日T与降温幅度见表1。

2、环流背景和影响系统

2.1冷源及冷空气的堆积

寒潮的爆发需要冷源以及强冷空气的堆积，此次寒潮过程爆发前3～4d，欧亚中高纬呈两槽一脊型，高压脊位于乌拉尔山地区，两槽分别位于乌拉尔山以西及中西伯利亚地区。11日，乌拉尔山受高压脊控制，中西伯利亚有一个冷涡，向西伸出形成一个东西向的横槽。在新地岛以东的洋面上，冷空气经过喀拉海、泰梅尔半岛在西伯利亚中部加强，冷中心强度达到了-44℃，为寒潮爆发提供了足够的冷源。

2.2横槽转竖寒潮爆发

2月13日08时～14日08时，500hPa上阻塞高压后部有一冷舌，弱的暖平流移到脊前，槽的后部出现暖平流正变高，横槽已压到蒙古境内，槽前正涡度平流使横槽东南方产生负变高，横槽后部又是暖平流正变高，说明冷涡中的冷空气已经开始向南移动，横槽有转竖的趋势，预示着将引导冷空气大举南下；14日08时，低槽向南加深，与南支槽合并，其经向度进一步加大，在蒙古--河套北部形成一个闭合的冷中心；15日08时，高空锋区压至山西大同一带，运城位于冷涡底部，平流夹角增大，冷平流增强，地面的锋面位于山西南部，大部分县市气温骤降，寒潮爆发；16日冷涡东移出山西，运城受槽后西北气流影响，天气转晴，辐射降温明显，在冷平流和辐射降温的共同作用下，16日凌晨降温幅度达到最大。

3、温度场特征分析

3.1700hPa锋区

13日高空槽后的偏北气流引导冷空气南下，槽加深发展，700hPa锋区位于40°N～50°N,10个纬度温差为20℃，有很强的冷平流；14日08时对应500hPa上的冷涡，700hPa在河套以北形成一个闭合的冷中心，强度为-24℃，锋区也南压至山西北中部，运城处于锋区前部；15日08时冷中心位于山西北部，中心强度-24℃，锋区已压到山西中南部，运城已受锋区影响，等温线密集（10个纬距有6～7根等温线），冷平流很强，偏北大风（16m/s）引导冷空气南下影响运城市，气温开始下降。强的冷平流和偏北大风为强降温提供了有利条件。

表1…2020年2月14～16日寒潮过程实况表

3.2850hPa温度平流

2月13日08时850hPa冷平流呈东西向分布，位于东北-北疆一带，它的位置与高空槽基本一致，冷中心强度超过-20*10-5K/s，冷空气较强，随着高空槽的东移南压，槽后冷空气也随之东移南压并增强。14日08时冷平流移动到河套地区，冷中心位于山西以西，中心强度为-30*10-5K/s，山西省已受此冷平流影响，运城市位于冷中心的前沿，处于-20*10-5K/s的冷平流区内，受其影响，15日凌晨运城市大部分县市出现了明显的降温。

4、局地大风的成因

大风的形成与变压梯度与动量下传有关，温度平流与地面风场之间是通过变压场相互关联和促进的。强冷平流不仅会造成气温骤降，还会使地面正变压场加强，地面变压梯度和气压梯度增大，促使地面风场发展，冷平流越强，出现的风力也越大。14日08时地面场上10个纬距的气压差已经达到了25hPa,15日08时的24小时地面变压也达到了17hPa左右。此外，大风还与高空的动量下传密切相关，从14日与15日高度与温度场叠加来看，等高线与等温线夹角较大，利于动量下传，形成地面辐散大风。

5、寒潮预报着眼点

1）寒潮前期气温回升是预报寒潮的一个重要指标：寒潮过程前期，天气晴好，地面受暖低压控制，辐射增温明显，气温较高，前期基础温度高，受冷空气影响更易达到寒潮。2）寒潮的强冷空气堆积预报：强冷空气在西伯利亚、蒙古堆积是寒潮爆发的必要条件。冷空气的强度可以通过高空锋区与冷平流的强度来判断。3）冷高压强度及冷空气路径预报：地面冷高压的强度以及等压线的梯度是判断能否达到寒潮的重要判据，寒潮的路径一般以地面冷高压中心，地面图上冷锋、冷锋后24h正变压、负变温的移动路径来表示。4）对上游地区850hPa变温的应用：2月13日08时850hPa运城市为正变温，前期的升温更利于冷空气过境后的大幅降温，2月14日08时850hPa负变温中心在山西以北，中心强度为-20℃，运城市变温在-10℃～-12℃之间，2月15日08时850hPa，负变温中心移到河南的东南部，中心强度为-16℃，运城市负变温为-10℃，运城市上游的ΔT850hPa对降温幅度的预报有很好的指示意义。

6、小结

1）此次寒潮发生在乌拉尔山高压阻塞形势建立并缓慢东移、中西伯利亚的横槽转竖的过程中，横槽后部的偏北风引导极地的冷空气在贝加尔湖附近堆积，横槽前的正涡度平流使横槽东南方产生负变高，横槽后部的暖平流、正变高使得横槽转竖并向南加深，与南部的高原槽合并加强，预示着将引导冷空气大举南下，寒潮爆发。2）降温的大值区与强冷平流区基本一致，强冷平流是造成寒潮的主要原因。3）大风的形成与高空动量下传、冷平流入侵造成的变压梯度和气压梯度加大有密切关系。4）寒潮预报着眼点：前期回暖，寒潮强冷空气的堆积预报，冷高压强度及冷空气路径预报，对上游850hPa变温的应用。

参考文献：

[1]朱乾根,林锦瑞,寿绍文,唐东昇.天气学原理与方法[M].北京:气象出版社,2000:10.

[2]张培忠,陈光明.影响中国寒潮冷高压的统计研究[J].气象学报,1999,57(4):493-501.

[3]宗志平,刘文明.2003年华北初雪的数值模拟和诊断分析[J].气象,2004,30(11):3-7.

[4]许爱华,乔林,詹丰兴等.2005年3月一次寒潮天气过程的诊断分析[J].气象,2006(3):4955.

赵华,张倩倩,周涛.运城一次寒潮过程成因分析[J].农家参谋,2020(21):131+141.