楊紹洪,白 慧,梁 平,袁芳菊,周 艷

(貴州省黔東南自治州氣象局,貴州 凱里 556000)

副高異常引起的一次寒潮少雨天氣過程分析

楊紹洪,白 慧,梁 平,袁芳菊,周 艷

(貴州省黔東南自治州氣象局,貴州 凱里 556000)

通過對(duì) 2010年2月10—18日貴州一次罕見寒潮低溫少雨天氣進(jìn)行分析,得出:寒潮爆發(fā)前貴州大部地區(qū)受熱低壓影響,出現(xiàn)異常升溫,大部分地區(qū)日最高氣溫超過 25℃,西北利亞地區(qū)冷渦分裂低槽發(fā)展東移南下,引導(dǎo)地面強(qiáng)冷空氣向南爆發(fā),造成劇烈降溫,是此次寒潮天氣形成的主要原因;寒潮天氣出現(xiàn)后,有 2次冷空氣補(bǔ)充南下,使滇黔靜止鋒維持時(shí)間長(zhǎng)并趨于活躍,貴州大部地區(qū)位于靜止鋒后冷區(qū),是長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)低溫陰冷天氣的重要原因;過程期間動(dòng)力條件較好,但與常年冬季相比,由于西太平洋副熱帶高壓持續(xù)異常偏西偏強(qiáng),并呈東西向帶狀分布,穩(wěn)定維持在西太平洋到孟加拉灣一帶,阻斷了孟加拉灣和南海的水汽向貴州輸送,貴州上空為水汽平流負(fù)輸送區(qū),是水汽凈流失區(qū),濕層淺薄,空氣干燥,導(dǎo)致持續(xù)時(shí)間達(dá) 9d的寒潮低溫天氣過程降水異常偏少。

寒潮;持續(xù)低溫;少雨

1 引言

2010年2月10—18日貴州出現(xiàn)一次大范圍寒潮、持續(xù)低溫天氣過程,其特點(diǎn)是:降溫劇烈,低溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),降水不明顯。10—12日全省 84個(gè)縣市有 54個(gè)縣市達(dá)寒潮標(biāo)準(zhǔn),占全省的 64%;61個(gè)縣市 24h(10—11日)日平均氣溫降溫幅度≥8℃,37個(gè)縣市降溫幅度≥10℃,降溫幅度≥20℃有 2個(gè)縣,分別是黔東南州雷山 (20.7℃)和麻江 (20.4℃);57個(gè)縣市 48h(10—12日)日平均氣溫降溫幅度 ≥10℃,降溫幅度超過 20℃的有 14個(gè)縣市,最大降溫幅度是雷山 (22.9℃),其次是麻江 (22.5℃)。24h日平均氣溫降幅≥10℃主要集中在省中部地區(qū),過程日平均氣溫降幅≥10℃出現(xiàn)在除省北部和東北部(遵義北部、銅仁大部、黔東南州北部和東部)以外的大部地區(qū),降溫幅度≥20℃的主要集中在省中部的苗嶺西側(cè)。12日全省有 48個(gè)縣市日最低氣溫降到 0℃以下,12—18日平均每天有 40個(gè)縣市日最低氣溫低于 0℃。貴州省氣象臺(tái)和各地州市氣象臺(tái)對(duì)此次寒潮天氣過程提前作出了準(zhǔn)確預(yù)報(bào),由于寒潮影響期間正值春節(jié)期間春運(yùn)高峰期,對(duì)雨雪、凝凍范圍和強(qiáng)度的準(zhǔn)確預(yù)報(bào),對(duì)交通運(yùn)輸部門科學(xué)決策,確保春運(yùn)安全起到關(guān)鍵作用。

2 寒潮天氣背景分析

2.1 500hPa形勢(shì)分析

從 2月7—18日逐日 500hPa圖 (圖略)可見,中南半島上空維持高壓脊,西太平洋副熱帶高壓與常年2月份相比,異常偏西偏強(qiáng),588線控制中南半島南部,最強(qiáng)時(shí)北抬到廣西北部,這在常年冬季是極為異常的,滇黔兩省為弱西北氣流控制,高原上氣流平直多波動(dòng)?xùn)|移,60～70°N,90°E以西地區(qū)冷渦分裂低槽發(fā)展東移南下,槽后配合的溫度中心在 -40℃以下,最冷時(shí)達(dá) -48℃,表明冷空氣很強(qiáng)。9—11日冷槽發(fā)展南下引導(dǎo)地面冷空氣爆發(fā)南下,造成貴州寒潮天氣過程;13—14日和 16—17日分別又有 2次冷槽發(fā)展東移南壓,引導(dǎo)地面冷空氣補(bǔ)充南下,使滇黔靜止鋒維持并趨于活躍,同時(shí),13—14日高原上有明顯的波動(dòng)?xùn)|移,貴州降水范圍有所擴(kuò)大。由 8—18日 500hPa平均高度場(chǎng)(圖 1a)可以看出寒潮低溫天氣過程 500hPa平均環(huán)流形勢(shì):寒潮爆發(fā)前后,孟加拉灣南支槽平淺,中南半島維持弱脊,副高 588線維持在中南半島中部以南地區(qū)上空,滇黔兩省為弱西北氣流控制,反氣旋環(huán)流形勢(shì)不利于孟加拉灣水汽向貴州輸送,雖然高原上多波動(dòng)發(fā)展東移,但由于水汽條件不具備,寒潮天氣過程以降溫為主,降水不明顯。

2.2 700hPa形勢(shì)分析

700hPa高度場(chǎng)(圖略)與 500hPa對(duì)應(yīng)的冷溫槽最強(qiáng)時(shí)溫度中心低于 -36℃,中南半島維持高壓脊,滇黔兩省為西北氣流控制,切斷了孟加拉灣的水汽輸送。貴州由于水汽條件差,高原上東移南下的切變系統(tǒng)不能產(chǎn)生有效降水。因此,此次寒潮持續(xù)低溫天氣過程在貴州沒有形成大范圍雨雪凝凍天氣,對(duì)春運(yùn)交通運(yùn)輸安全沒有造成重大影響。

圖 1 9—18日 500hPa實(shí)況平均高度場(chǎng)(a)和 Ec平均高度場(chǎng) (b)

2.3 850hPa溫度場(chǎng)

2月7日開始,850hPa氣溫逐日上升,7日貴州受 8(省東北部)～16℃線 (省西南部邊緣)控制,9日 16℃線東伸北抬到貴州東北部,20℃線北伸到貴州西南部,貴州為暖舌控制;10日 16℃線開始南撤貴州中部,20℃線維持,冷舌由兩湖盆地向南伸至湖南中部,0℃線由河套南部壓到湖北南部;11日 -4℃線南壓到貴州東北部,0℃線南壓到貴州中部,冷空氣由東北路徑入侵,已影響貴州大部地區(qū)。由11—18日 850hPa平均溫度場(chǎng) (圖 1b)可知,11—18日 -4℃線維持在貴州東北部上空,0℃線維持在貴州中部偏南地區(qū),4℃線維持在滇黔之間。由于長(zhǎng)時(shí)間受低溫控制,是貴州持續(xù)低溫天氣的重要原因。19日氣溫回升,0℃線北抬出貴州,4℃線北抬東伸至貴州中部地區(qū),寒潮低溫天氣結(jié)束。

2.4 地面氣壓場(chǎng)

由海平面氣壓場(chǎng)可知,2月4日冷空氣影響后,在滇黔之間形成靜止鋒,6—7日靜止鋒在貴州西部擺動(dòng)。8日川南熱低壓發(fā)展南移東伸,控制貴州西部地區(qū),靜止鋒減弱北抬到貴州東部,銅仁地區(qū)東部和黔東南州東部地區(qū)位于靜止鋒后,維持低溫天氣;此時(shí),冷鋒南壓到河套北部,冷高壓中心位于蒙古西北部,中心強(qiáng)度 1 053hPa。9日熱低壓發(fā)展東移加深,控制貴州大部地區(qū),中心值由 8日1 010.0hPa下降到 997.0hPa;靜止鋒在貴州東部地區(qū)擺動(dòng),銅仁東部和黔東南東部地區(qū)位于靜止鋒后,氣溫回升幅度不大,其余地區(qū)日最高氣溫普遍升到 25℃以上,西南風(fēng)增強(qiáng);位于蒙古西北部的冷高壓發(fā)展加強(qiáng),中心強(qiáng)度為 1 060.0hPa,并分兩路向南爆發(fā),一路沿河套西部賀蘭山西側(cè)向東南影響青海、甘肅南部地區(qū),另一路東移后沿華北平原南下,已影響湖南北部。10日熱低壓逐漸減弱西退,冷空氣從東北路徑影響貴州,20時(shí)貴州中東部地區(qū)已受冷空氣影響,氣溫劇烈下降,黔東南州凱里市氣溫由 15時(shí) 28.4℃下降到 7.0℃。11日冷空氣進(jìn)一步向貴州西部推進(jìn),20時(shí)貴州全境受冷空氣影響,各地劇烈降溫,中部大部分縣市達(dá)寒潮標(biāo)準(zhǔn)。12日各地氣溫持續(xù)下降,中西部多個(gè)縣市達(dá)寒潮標(biāo)準(zhǔn)。10—12日強(qiáng)冷空氣影響后,分別在 14—15日和17—18日有 2次冷空氣補(bǔ)充影響,使靜止鋒在滇東和貴州西部擺動(dòng),貴州大部地區(qū)位于靜止鋒后低溫區(qū),除 13—14日降水范圍較大,出現(xiàn)小范圍的凝凍天氣,15—18日零星分散降水主要分布在貴州西部地區(qū),東部降水不明顯。從 10—18日平均海平面氣壓場(chǎng)來看(圖 2),在蒙古西北部地區(qū)盤踞一強(qiáng)大冷高壓,不斷分裂冷空氣南下,靜止鋒在貴州西部地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間維持并趨于活躍,是寒潮過后低溫維持時(shí)間長(zhǎng)的主要原因。19日受變性冷高壓控制,靜止鋒壓到云南中西部地區(qū),貴州轉(zhuǎn)多云到晴,氣溫回升,低溫天氣結(jié)束。

3 物理量場(chǎng)分析

3.1 水汽條件分析

3.1.1 水汽平流 由沿 26°N,104～110°E水汽平流垂直剖面圖(圖略)可知,9—10日 850hPa以下為正平流,正值自西向東增大,中心在貴州東部地區(qū),表明貴州低層從上風(fēng)方向得到的水汽大于水汽輸出,是水汽的凈流入?yún)^(qū),空氣濕度將增大,這與地面熱低壓發(fā)展加深,偏南風(fēng)增強(qiáng)有關(guān);而 850～700hPa水汽平流為負(fù)值,且自西向東絕對(duì)值增大,說明中層從上風(fēng)方向得到的水汽小于水汽輸出,是水汽的凈流失區(qū),加劇了本地的水汽流失,使空氣將變得更干燥。11—12日中層 700hPa以下均為負(fù)水汽平流,表明空氣十分干燥,云層薄,不利于降水,全省為分散性降水,平均每天僅有 13個(gè)站出現(xiàn) 0.1mm以上的降水,銅仁玉屏2.2mm最大;13日850hPa以下由負(fù)平流轉(zhuǎn)為正平流,700hPa附近仍為負(fù)平流,低層水汽輸送增強(qiáng),對(duì)應(yīng) 13日是全省降水最多的 1d,有 36個(gè)縣市降水量≥0.1mm,遵義鳳崗 1.7mm最大;14日白天 500hPa以下轉(zhuǎn)為負(fù)水汽平流,空氣干燥,降水不明顯,為分散性降水,平均每天僅有 14個(gè)站出現(xiàn) 0.1mm以上降水。

3.1.2 水汽通量散度 沿 26°N,104～110°E水汽通量散度垂直剖面圖 (圖略),9—11日弱水汽輻合區(qū)主要在 850hPa以下,12日輻合區(qū)向上層發(fā)展到750hPa附近,13—14日水汽輻合高度達(dá) 700hPa左右,達(dá)到過程最大水汽輻合高度,對(duì)應(yīng) 13日全省降水范圍最大,14日以后輻合高度下降到 850hPa以下,降水范圍減小。

圖 2 11～18日 850hPa平均溫度場(chǎng) (a)和 9～18日平均海平面氣壓場(chǎng)(b)

3.2 動(dòng)力條件分析

3.2.1 散度 由沿 26°N,104～110°E散度垂直剖面圖可知 (圖略),9～12日 850hPa以下是負(fù)值,有輻合上升運(yùn)動(dòng),但上升運(yùn)動(dòng)弱,850～500hPa之間為正值,最大值在 700hPa附近,500hPa以上為負(fù)值,說明 850～500hPa之間氣流輻散,500hPa以上輻合,有下沉運(yùn)動(dòng),上升運(yùn)動(dòng)受抑制,不利于云層發(fā)展,云層厚度較薄,對(duì)降水不利;13日負(fù)值區(qū)向上擴(kuò)展超過 700hPa,500hPa上下為正值,以上為負(fù)值。說明中低層動(dòng)力抬升有所增強(qiáng),云層增厚,降水范圍擴(kuò)大增強(qiáng);14日后負(fù)值區(qū)下降到 850hPa以下, 850～500hPa之間為正值,500hPa以上為負(fù)值,說明輻合上升運(yùn)動(dòng)減弱,降水減弱;19日低層到高層均轉(zhuǎn)為正值,下沉氣流控制,天氣轉(zhuǎn)晴。

3.2.2 垂直速度 由沿 26°N,104～110°E垂直速度垂直剖面圖 (圖略),10—11日貴州中西部地區(qū)500hPa以下為下沉氣流,東部地區(qū) 700hPa以下為弱上升運(yùn)動(dòng),700hPa以上為下沉氣流,對(duì)應(yīng)東部地區(qū)有弱降水;12日除貴州西部地區(qū)為下沉氣流外,其余地區(qū) 850～700hPa為上升運(yùn)動(dòng),強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心在 850hPa附近,中心值為 -0.6m·s-1,500hPa以上為下沉氣流,上升運(yùn)動(dòng)受抑制,降水不明顯;13日上升運(yùn)動(dòng)向上擴(kuò)展到 500hPa附近,強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心在 700hPa附近,中心值 -3.6m·s-1,對(duì)應(yīng) 13日為此次過程降水范圍最大;14日上升運(yùn)動(dòng)下降到700hPa以下,較強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心在 850～700hPa之間,強(qiáng)度減弱,中心值 -1.8 m·s-1,700hPa以上為下沉氣流,上升運(yùn)動(dòng)受抑制,降水范圍有所減小;15日貴州西部地區(qū)上升運(yùn)動(dòng)抬升到 400hPa附近,較強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心在 700hPa附近,中心值 -1.7 m· s-1,中東部地區(qū) 500hPa以下為弱上升運(yùn)動(dòng),對(duì)應(yīng)西部地區(qū)降水較明顯,降水站點(diǎn)多,東部不明顯;16—18日貴州中西部地區(qū) 850hPa以上為上升運(yùn)動(dòng),東部地區(qū) 700hPa以下為下沉氣流,西部有弱降水,東部基本無降水;19日高層到低層轉(zhuǎn)一致下沉氣流,天氣轉(zhuǎn)好。

4 探空資料分析

由貴陽探空站資料顯示,8—11日 850～760hPa左右層結(jié)曲線和露點(diǎn)曲線靠近,抬升凝結(jié)高度在850hPa附近,表明此層濕度大,760hPa以上兩曲線分離較遠(yuǎn),呈“漏斗”狀,表明此層以上空氣干燥,云層薄;12～16日飽和濕層伸展到 700hPa左右,即云頂發(fā)展到達(dá) 700hPa附近,云底仍在 850hPa附近,逆溫層在 850～740hPa之間,逆溫層頂與底平均溫差4℃左右,逆溫層弱,逆溫層頂以上云層薄,且云頂溫度 >-2℃,700hPa以上兩曲線分離較遠(yuǎn),說明云層薄,不利于產(chǎn)生降水,更不利于凍雨和降雪形成。17—18日抬升凝結(jié)高度仍在 850hPa附近,云頂向上發(fā)展到 600hPa,逆溫層抬升到 760～660hPa之間,但由于云層薄,且逆溫層以上云層很薄,云頂氣溫在 -10℃以上,不利于產(chǎn)生凍雨或降雪。

5 數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

5.1 T639和 EC數(shù)值預(yù)報(bào) 500hPa形勢(shì)預(yù)報(bào)

T639和 EC數(shù)值預(yù)報(bào) 9—18日 500hPa平均高度場(chǎng)(圖 1b)基本一致,西太平洋副熱帶高壓 (以下簡(jiǎn)稱副高)呈帶狀分布,異常偏強(qiáng)、偏西,T639模式588線西脊點(diǎn)由西太平洋西伸到孟加拉灣西部,北界到達(dá)海南島,高原上氣流平直,多波動(dòng)?xùn)|移,從貝加爾湖西北部地區(qū)不斷有槽東移南下,引導(dǎo)地面冷空氣南下,EC模式對(duì)副高預(yù)報(bào)稍弱,588線西脊點(diǎn)西伸到孟加拉灣中部,2個(gè)模式預(yù)報(bào)高原到高原南側(cè)氣流平直,南支槽不明顯。與 500hPa實(shí)況場(chǎng)相比,T639和 EC模式 500預(yù)報(bào)場(chǎng)對(duì)副高預(yù)報(bào)偏強(qiáng),孟加拉灣南支低槽預(yù)報(bào)偏弱。由于副高偏強(qiáng)、偏西,且穩(wěn)定維持,阻斷了孟加拉灣和南海的水汽向貴州輸送,與實(shí)況基本一致,是此次寒潮持續(xù)低溫天氣降水不明顯的主要原因。

5.2 地面氣壓場(chǎng)預(yù)報(bào)

由 EC數(shù)值預(yù)報(bào)分析可知,9日和 10日起報(bào)的氣壓場(chǎng) (圖略)預(yù)報(bào)冷空氣 10日白天影響貴州東部地區(qū),11日影響貴州大部地區(qū);14—15日、17—18日有 2次冷空氣補(bǔ)充,靜止鋒在滇黔之間擺動(dòng),貴州大部地區(qū)在靜止鋒后冷空氣區(qū),數(shù)值預(yù)報(bào)和實(shí)況基本一致,對(duì)此次寒潮持續(xù)低溫天氣過程具有較好的指導(dǎo)作用。

5.3 降水預(yù)報(bào)

T639降水預(yù)報(bào) 9日起報(bào) (圖略):10—12日貴州無明顯降水,13—14日 0mm降水線自東向西伸展到黔西南地區(qū),5mm降水線進(jìn)入貴州北部和東部;10日起報(bào):10—11日全省無明顯降水,12日中西部地區(qū)仍無明顯降水,5mm降水線在東部和東北部邊緣地區(qū),13—14日 0mm線向西推進(jìn)到西部地區(qū),5mm線自東向西發(fā)展到貴州北部和中東部地區(qū),15—16日 5mm線擴(kuò)展到中部以西地區(qū),30mm線進(jìn)入貴州東部地區(qū),后期預(yù)報(bào)降水范圍和降水量均較前期預(yù)報(bào)偏大。T213預(yù)報(bào) 9日起報(bào) (圖略):10日全省無雨,11日除黔西南無雨外,其余有 <2mm的小雨,12—13日除黔西南地區(qū)無雨外,其余地區(qū)小雨;10日起報(bào):11日全省有 <5mm的小雨,12日無雨;13—15日除省西南部無雨外,其余小雨;后期預(yù)報(bào)與 T639相似,降水范圍和降水量均較前期預(yù)報(bào)大,但量級(jí)較 T639小。

實(shí)況降水是 9—11日降水主要分布在東北部銅仁和東部黔東南地區(qū),為 <1mm的分散小雨;12日分散零星降水主要分布在西北部、北部的畢節(jié)和遵義地區(qū);13日降水范圍擴(kuò)大,主要分布在黔東南、黔南、貴陽、畢節(jié)等地,有 36個(gè)縣市出現(xiàn) <2mm的降水;14日有 33個(gè)縣市出現(xiàn)降水,主要分布在黔東南、黔南和畢節(jié)地區(qū),從江 2.1mm最大;15—18日分散零星的降水主要出現(xiàn)在畢節(jié)和遵義地區(qū),其余地區(qū)無明顯降水。T639降水 12日前預(yù)報(bào)與實(shí)況基本一致,T213降水范圍偏大;13—18日 2個(gè)降水模式預(yù)報(bào)范圍和降水量預(yù)報(bào)均較實(shí)況偏大。

6 小結(jié)

①西北利亞地區(qū)冷渦分裂低槽發(fā)展東移南下,引導(dǎo)地面強(qiáng)冷空氣向南爆發(fā),從東北路徑影響貴州,由于寒潮爆發(fā)前 9—10日貴州大部地區(qū)受熱低壓影響,出現(xiàn)異常升溫,大部分地區(qū)日最高氣溫超過 25℃,冷空氣南下造成劇烈降溫,是此次寒潮天氣形成的重要原因;

②10—12日出現(xiàn)寒潮天氣后,分別在 14—15日和 17—18日有 2次冷空氣補(bǔ)充南下,使滇黔靜止鋒長(zhǎng)時(shí)間維持并趨于活躍,貴州大部地區(qū)位于靜止鋒后冷區(qū),是貴州長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)低溫陰冷天氣的主要原因。

③西太平洋副熱帶高壓異常持續(xù)偏西偏強(qiáng),并呈東西向帶狀分布,穩(wěn)定維持在西太平洋到孟加拉灣一帶,阻斷了孟加拉灣和南海的水汽向貴州輸送,貴州上空是水汽平流負(fù)輸送區(qū),為水汽凈流失區(qū),濕層和云層淺薄,空氣干燥,同時(shí)受西太平洋副熱帶高壓影響,整個(gè)貴州垂直運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):基本上850hPa到地面為上升運(yùn)動(dòng),700hPa以上為下沉氣流,上升運(yùn)動(dòng)受抑制,是此次持續(xù) 9d罕見寒潮低溫天氣過程降水偏少、未形成嚴(yán)重凝凍災(zāi)害的主要原因。

④此次寒潮低溫天氣過程 EC、T639數(shù)值預(yù)報(bào)500hPa和地面形勢(shì)預(yù)報(bào)與實(shí)況相比基本一致,但副高預(yù)報(bào)偏強(qiáng),孟加拉灣南支低槽預(yù)報(bào)偏弱,水汽輸送弱,不利于降水,對(duì)此次寒潮低溫少雨天氣過程預(yù)報(bào)具有指導(dǎo)意義;降雨預(yù)報(bào)前期與實(shí)況較一致,后期降雨偏大,對(duì)預(yù)報(bào)指導(dǎo)作用不大。

P458

B

2010-09-10

楊紹洪 (1973-),男,工程師,主要從事行政和業(yè)務(wù)管理。

1003-6598(2010)增刊 -0052-04