孫東霞(新疆克拉瑪依市氣象局，新疆克拉瑪依834000)

寒潮是新疆冬春季的災(zāi)害性天氣之一，很多學(xué)者對(duì)此類天氣的預(yù)報(bào)服務(wù)做過(guò)總結(jié)和研究［1－8］。但針對(duì)克拉瑪依區(qū)域寒潮天氣的研究很少?？死斠牢挥跍?zhǔn)葛爾盆地西北緣(45°37'N、84°51'E)，隆冬(1 ～2月)大氣常存在較厚的逆溫層，不利于冷空氣的暴發(fā)，寒潮天氣較少出現(xiàn)。統(tǒng)計(jì)顯示，1971～2013年該區(qū)域隆冬寒潮天氣共有10次。筆者重點(diǎn)分析2011年2月下旬準(zhǔn)格爾盆地西北緣一次寒潮天氣過(guò)程發(fā)生的環(huán)流背景、中低層溫度場(chǎng)及冷平流垂直變化特征等，并給出主要的預(yù)報(bào)指標(biāo)，以期提高對(duì)此類災(zāi)害天氣的認(rèn)識(shí)和預(yù)報(bào)能力。

1 天氣特點(diǎn)

2011年2月12～23日克拉瑪依市最低氣溫持續(xù)在－9～ －14℃共12 d，24日猛升至 －5.8℃，25日又驟降至－15.8℃，24 h最低氣溫下降10.0℃。日平均氣溫由24日的－4.6℃降至26日的－16.3℃，48 h日平均氣溫降幅達(dá)11.7℃，溫度變化非常劇烈，達(dá)到寒潮標(biāo)準(zhǔn)(表1)。27日市區(qū)最低氣溫降至 －23.9℃，小拐、五五新鎮(zhèn)地區(qū)達(dá) －29.0～ －31.0℃，最低氣溫在－20.0℃以下持續(xù)到3月1日。23～26日均有微量降雪，降雪量為0～0.2 mm。23日夜間到24日白天有5級(jí)西北風(fēng)，極大風(fēng)速15.4 m/s。最強(qiáng)降溫時(shí)段克拉瑪依持續(xù)有降雪，并有5級(jí)風(fēng)，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)，區(qū)域氣溫下降要緩慢一些。但此次天氣過(guò)程降溫快且強(qiáng)，低溫維持時(shí)間較長(zhǎng)。

2 環(huán)流背景分析

此次天氣過(guò)程是東歐高壓脊緩慢東移東南跨，引導(dǎo)高緯冷空氣在中亞堆積，冷空氣緩慢東移并在蒙古西部滯留，克拉瑪依地區(qū)受東移冷空氣及蒙古冷高壓回流冷空氣的持續(xù)影響，低溫天氣維持較長(zhǎng)。

表1 2011年2月24～26日克拉瑪依寒潮天氣過(guò)程主要?dú)庀笠貙?shí)況值

2.1 500 hPa環(huán)流形勢(shì)演變特征 天氣前期，歐亞范圍內(nèi)500 hPa高度場(chǎng)表現(xiàn)為一脊一槽，歐洲脊頂北挺至70°N新地島附近。隨著歐洲脊頂不斷東南垮，24日20:00西伯利亞槽逆轉(zhuǎn)南壓西伸，南支槽在巴爾喀什湖西北面呈西南－東北走向橫槽，使西伯利亞槽前西南急流在北疆明顯加強(qiáng)，中心最大風(fēng)速位于塔城和阿勒泰一線，最大風(fēng)速達(dá)28～32 m/s，西南急流源源不斷輸送的暖濕氣流，使克拉瑪依近地面氣溫迅速上升，日最高溫度達(dá)－2.8℃，最低氣溫－5.8℃，為寒潮的暴發(fā)提供了有利條件。

極地冷空氣沿脊前強(qiáng)東北風(fēng)帶南下，在西伯利亞大槽后堆積，巴爾喀什湖西北部、新西伯利亞北部形成2個(gè)－38℃冷中心(圖1a);25日08:00(圖1b)，烏拉爾山脊頂繼續(xù)東南垮，西伯利亞低槽北段快速東南移，南段穩(wěn)定少動(dòng)，槽后激流東移南下加強(qiáng)，中心最大風(fēng)速達(dá)20 m/s，推動(dòng)新西伯利亞北部－38℃冷中心南擴(kuò)至阿勒泰附近;26日20:00西伯利亞槽東移轉(zhuǎn)豎(圖1c)，槽后強(qiáng)冷空氣在準(zhǔn)格爾盆地猛烈暴發(fā)，各地氣溫驟然下降。

2.2 850 hPa溫度場(chǎng)特征分析 850 hPa 23日20:00北疆西部的塔城、伊犁、克拉瑪依、阿勒泰氣溫分別為－8、－2、－6、－6℃(圖2a);24日20:00西部的塔城、伊犁氣溫下降至－17～－13℃，北部的阿勒泰、克拉瑪依氣溫也降至－14～－10℃(圖2b)。與500 hPa高空槽后激流對(duì)應(yīng)，850 hPa也存在大風(fēng)速區(qū)，有利于高層冷空氣向中低層下傳。25日08:00北部的阿勒泰、克拉瑪依氣溫繼續(xù)下降至－17～－16℃。由于25日08:00高層500 hPa克拉瑪依雖然仍處在西伯利亞橫槽前(圖1b)，但23日夜間到24日白天持續(xù)的5級(jí)西北風(fēng)，打破區(qū)域上空的逆溫層，有利于冷空氣下傳。24日夜間，克拉瑪依在高空槽沒(méi)有過(guò)境的情況下，氣溫就開始明顯下降，主要原因就是低層850 hPa 24日夜間的的強(qiáng)烈降溫。

圖1 2011年2月24日20:00(a)、25日08:00(b)、26日20:00(c)500 hPa環(huán)流形勢(shì)

圖2 2011年2月23日20:00(a)和24日20:00(b)850 hPa環(huán)流形勢(shì)

3 溫度平流垂直剖面顯示冷平流在中低層猛烈加強(qiáng)

溫度平流場(chǎng)剖面(圖3)顯示，23日20:00區(qū)域上空中層為暖平流，上游低層到500 hPa為冷平流，中心強(qiáng)度＞14×10－5℃/s，強(qiáng)暖氣團(tuán)影響區(qū)域中低層大氣，使近地面氣溫快速上升。24日08:00，上游冷平流中心快速下沉并在底層明顯東擴(kuò)，中心強(qiáng)度猛增至26×10－5℃/s以上，克拉瑪依區(qū)域中低層轉(zhuǎn)為冷平流，中心強(qiáng)度＞22×10－5℃/s。冷平流在區(qū)域中低層暴發(fā)式增強(qiáng)，導(dǎo)致24日夜間區(qū)域強(qiáng)烈降溫形成寒潮天氣。

圖3 2011年2月23日20:00(a)和24日08:00(b)850 hPa溫度平流場(chǎng)剖面(單位:10－5℃/s)

4 歐洲冷高壓外圍東擴(kuò)，推動(dòng)冷鋒東南下

24日17 :00，東歐冷高壓閉合于1 050 hPa，鄂木斯克附近有－20℃冷中心，高壓冷鋒移過(guò)克拉瑪依(圖4a)，鋒面前后多個(gè)站點(diǎn)云層較厚或正在降雪，巴爾喀什湖至咸海北部也有大面積伴隨降雪的云團(tuán)，加上高空500、700 hPa克拉瑪依地區(qū)25日08:00仍在橫槽前(圖1b)，理論上24日夜間應(yīng)該以多云為主。但由于低層850 hPa 24日夜間的強(qiáng)烈降溫，冷平流在區(qū)域中低層大氣猛烈暴發(fā)，區(qū)域有5級(jí)西北風(fēng)，使克拉瑪依24日夜間天氣放晴，氣溫明顯下降，日最低氣溫降幅達(dá)10.0℃。25日17:00(圖4b)，東歐冷高壓中心位置穩(wěn)定，但閉合中心加強(qiáng)至1 054 hPa，鄂木斯克附近－20℃冷中心東南擴(kuò)至阿勒泰北部，隨著西伯利亞橫槽轉(zhuǎn)豎，冷鋒繼續(xù)南移，阿勒泰北部較強(qiáng)冷空氣南下影響克拉瑪依地區(qū)。26日氣溫繼續(xù)大幅下降，區(qū)域48 h日平均氣溫降幅達(dá)11.7℃，達(dá)到寒潮天氣標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 2011年2月24日17:00(a)和25日17:00(b)地面氣壓場(chǎng)(單位:hPa)

5 700、850 hPa 相對(duì)濕度

24日08 :00 700 hPa新疆西、西北為南北軸向大濕區(qū)，中心濕度90%以上，20:00北疆700、850 hPa分別為90%、80%大濕區(qū)，25日08:00本場(chǎng)區(qū)域700、850 hPa相對(duì)濕度分別為60%、85%。理論上濕度條件已經(jīng)達(dá)到多云或降雪條件，但克拉瑪依地區(qū)24日夜間少云，氣溫有明顯下降。說(shuō)明不能僅以中低層相對(duì)濕度大小預(yù)判云天狀況。

6 小結(jié)

(1)此次天氣過(guò)程是東歐高壓脊緩慢東移東南跨，西伯利亞槽逆轉(zhuǎn)南壓西伸，槽前西南急流在北疆明顯加強(qiáng)，中心28～32 m/s，天氣前期使區(qū)域地面氣溫迅速上升;西伯利亞橫槽后激流中心20 m/s，并伴有－38℃冷中心，隨著橫槽轉(zhuǎn)豎，強(qiáng)冷空氣在準(zhǔn)格爾盆地猛烈暴發(fā)，造成此次寒潮天氣。

(2)與500 hPa高空槽后激流對(duì)應(yīng)，850 hPa也存在大風(fēng)速區(qū)。天氣發(fā)生時(shí)，近地面持續(xù)的5級(jí)西北風(fēng)，使逆溫層破壞;近地面，冷高壓中心加強(qiáng)，鄂木斯克附近－20℃冷中心東南擴(kuò)至阿勒泰北部，這些均為低層大氣的強(qiáng)烈降溫提供了動(dòng)力條件。

(3)天氣發(fā)生時(shí)段，溫度平流場(chǎng)，上游冷平流中心強(qiáng)度猛增至26×10－5℃/s以上，并快速下沉在底層明顯東擴(kuò)，克拉瑪依區(qū)域中低層冷平流中心強(qiáng)度＞22×10－5℃/s。冷平流在區(qū)域中低層有暴發(fā)式增強(qiáng)。

(4)不能僅以700、850 hPa相對(duì)濕度大小預(yù)判云天狀況。

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