徐臘梅　(八師石河子氣象臺(tái)，新疆石河子 832000)

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石河子地區(qū)“4·23”寒潮天氣過程分析

徐臘梅(八師石河子氣象臺(tái)，新疆石河子 832000)

摘要對(duì)2014年4月23石河子地區(qū)寒潮天氣過程進(jìn)行天氣形勢(shì)、要素、物理量及數(shù)值預(yù)報(bào)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)和T639預(yù)報(bào)形勢(shì)基本一致的情況下，北歐漲脊誘導(dǎo)新地島冷空氣迅速南下，鋒區(qū)上10°緯距出現(xiàn)十根等高線，高低空存在風(fēng)場(chǎng)切變，ECMWF細(xì)網(wǎng)格850 hPa在石河子地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)區(qū)(20 m/s)和2 m溫度值在0 ℃以下，24 h降溫16 ℃，對(duì)石河子地區(qū)出現(xiàn)以強(qiáng)降溫和大風(fēng)為主的寒潮天氣具有指示意義。

關(guān)鍵詞寒潮；天氣形勢(shì)；物理量；要素；數(shù)值預(yù)報(bào)

受北歐漲脊誘導(dǎo)極地至新地島冷空氣南下的影響，2014年4月23~24日石河子地區(qū)遭遇6年來同期最強(qiáng)寒潮天氣過程，出現(xiàn)強(qiáng)降溫、大風(fēng)和霜凍，且出現(xiàn)不同量級(jí)降水量。自23日01：00起墾區(qū)持續(xù)降水7 h，降水量達(dá)2.1～15.3 mm，石河子市和淺山區(qū)雨轉(zhuǎn)雨夾雪；23日00：00~18：00普遍出現(xiàn)5級(jí)以上大風(fēng)，極大風(fēng)速普遍達(dá)6~7級(jí)，148團(tuán)極大風(fēng)速30.9 m/s(9級(jí))，144團(tuán)達(dá)32.2 m/s(10級(jí))；24 h降溫幅度9～13 ℃。24日各地最低氣溫普遍-1～-3 ℃，淺山區(qū)到山區(qū)-1～-7 ℃，全墾區(qū)出現(xiàn)重霜凍，是1981年以來4月24日出現(xiàn)重霜凍的年份中炮臺(tái)和莫索灣位居第二位，石河子市和烏蘭烏蘇位居第三位。

此次強(qiáng)寒潮天氣造成墾區(qū)棉花等作物嚴(yán)重受災(zāi)，地膜被大風(fēng)撕裂，幼苗受凍死亡，重播。受災(zāi)面積107 136.0 hm2，其中棉花占90%~95%，受災(zāi)人口11.1萬人，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)4.2億元。筆者在此借鑒莊曉翠等[1-3]對(duì)發(fā)生在新疆的幾次寒潮天氣進(jìn)行分析的內(nèi)容和方法，重點(diǎn)對(duì)2014年4月23日發(fā)生在石河子地區(qū)的特強(qiáng)寒潮進(jìn)行深入細(xì)致的總結(jié)，以期獲得當(dāng)?shù)睾碧鞖獾念A(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)和指標(biāo)，為防災(zāi)減災(zāi)提供理論依據(jù)。

1天氣形勢(shì)及要素分析

1.1500 hPa高度場(chǎng)4月22日08:00 500 hPa高空?qǐng)D上(圖1a)，歐亞范圍內(nèi)為一脊一槽型，里海至東歐為脊區(qū)，西西伯利亞至咸海為深厚的槽區(qū)；22日20：00(圖1b),東歐脊向東發(fā)展，促使北支槽東移至西伯利亞地區(qū)，南支部分維持在巴爾喀什湖以西，部分東移至新疆西國境線，在40°~50°N有10根等高線；23日08：00(圖1c),里咸海脊南落，巴爾喀什湖西北部槽迅速東移南下壓在北疆上空，造成石河子地區(qū)強(qiáng)烈的降溫、大風(fēng)天氣；至23日20：00(圖1d),槽快速移至北疆沿天山東側(cè)，石河子地區(qū)受密集的西北氣流控制，氣溫低，伴隨的大風(fēng)天氣逐漸減弱；24日08：00，石河子地區(qū)受脊控制，天氣轉(zhuǎn)晴。夜間輻射降溫明顯，24日早晨出現(xiàn)重霜凍。

注：a.22日08：00；b.22日20：00；c.23日08：00；d.23日20：00。圖1　2014年4月22~23日高空500 hPa形勢(shì)場(chǎng)

1.2溫度露點(diǎn)差(T-Td)T-Td實(shí)況圖上(圖2)，22日20：00 700 hPa高濕區(qū)(值為0~4 ℃)在石河子地區(qū)西北部，至23日08:00快速掃過石河子地區(qū)移至阿勒泰地區(qū)；850 hPa 22日20：00高濕區(qū)位于西西伯利亞地區(qū)，23日08：00其南部掃過石河子地區(qū)迅速移至阿勒泰。充沛的水汽為石河子地區(qū)降水提供了必要的物質(zhì)條件[4]。

注：a1、b1為22日20：00；a2、b2為23日08：00。圖2　2014年4月22~23日 700 hPa(a)和850 hPa(b) T-Td實(shí)況(單位：℃)

1.3風(fēng)場(chǎng)從22~23日850 hPa風(fēng)場(chǎng)實(shí)況(圖3)看出，22日20：00石河子地區(qū)850 hPa風(fēng)速4 m/s，巴爾喀什湖北部出現(xiàn)26 m/s的偏西風(fēng)；23日08：00石河子風(fēng)力20 m/s，國境線附近有偏西風(fēng)22 m/s，巴爾喀什湖及以西風(fēng)力減?。?3日20：00石河子風(fēng)力14 m/s，以西地區(qū)風(fēng)力迅速減小。22日后半夜至23日20：00石河子850 hPa風(fēng)力大，造成地面出現(xiàn)長時(shí)間的大風(fēng)天氣。

圖3　2014年4月22日20：00(a)、23日08：00(b)和20：00(c)850 hPa風(fēng)場(chǎng)實(shí)況

1.4溫度場(chǎng)從溫度場(chǎng)實(shí)況(圖4)來看，22日20：00 850 hPa溫度場(chǎng)40°~50°N有9根溫度線， 低溫中心為-16 ℃，0 ℃線位于巴爾喀什湖至西西伯利亞，石河子在12 ℃線上；23日08：00冷空氣快速南壓，0 ℃線南落至石河子以南，石河子地區(qū)溫度為0～-4 ℃，23日石河子市最低氣溫為0.5 ℃；24日08：00氣溫繼續(xù)降低，-4 ℃線壓在上空，24日石河子市最低氣溫為-1.6 ℃，石河子地區(qū)最低氣溫普遍在-1～-3 ℃，個(gè)別達(dá)-6～-7 ℃。

1.5海平面氣壓場(chǎng)從24日08：00海平面氣壓場(chǎng)實(shí)況分析，1 037.5 hPa的高壓中心位于新疆北國境線以北，石河子受1 032.5 hPa的高壓控制，造成墾區(qū)普遍出現(xiàn)重霜凍，最低氣溫為-1～-3 ℃，淺山區(qū)和沙漠邊緣達(dá)-6～-7 ℃。

圖4　2014年4月22日20：00(a)、23日08：00(b)和24日08：00(c)850 hPa溫度場(chǎng)實(shí)況

2天氣過程的動(dòng)力和能量診斷分析

22~23日高低空風(fēng)場(chǎng)圖上(圖5)，22日20：00 850和700 hPa風(fēng)場(chǎng)存在明顯切變，為22日深夜至23日白天的降水提供了動(dòng)力條件；到23日20:00轉(zhuǎn)為一致的北風(fēng)，冷空氣完全灌入，降溫明顯。 從假相當(dāng)位溫(圖6)來看，850~700 hPa 22日08：00和20：00石河子地區(qū)位于32~40 ℃明顯的“Ω”型高能舌端，23日08:00能量釋放。整個(gè)天氣過程伴隨高能量積聚維持到快速釋放的過程。能量釋放，假相當(dāng)位溫處于谷值階段，可降水量急劇下降，降水徹底結(jié)束[5]。

圖5　2014年4月22日20：00(a)和23日20：00(b)高低空風(fēng)場(chǎng)

圖6　2014年4月22日08：00(a)、20：00(b)和23日08：00(c)假相當(dāng)位溫

3數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)分析

3.1形勢(shì)預(yù)報(bào)比較ECMWF和T639模式21日20：00起報(bào)的500 hPa預(yù)報(bào)22~24日形勢(shì)基本一致(圖7)。受北歐漲脊的影響，誘導(dǎo)新地島強(qiáng)冷空氣迅速南下，造成新疆境內(nèi)的一次以強(qiáng)降溫、大風(fēng)為主的寒潮天氣過程。

圖7　2014年4月22日20：00(a)和23日20：00(b)ECMWF 500 hPa形勢(shì)場(chǎng)預(yù)報(bào)

3.2ECMWF模式要素分析

3.2.1變高、變壓和變溫。從表1來看，23日20：00石河子地區(qū)處于明顯的負(fù)變高、正變壓和負(fù)變溫控制，預(yù)示著主要天氣過程將發(fā)生在23日，變壓非常明顯，出現(xiàn)大風(fēng)的可能性很大；氣溫下降明顯，有利于寒潮天氣的發(fā)生。24、25日天氣轉(zhuǎn)好。3.2.2風(fēng)場(chǎng)。ECMWF細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場(chǎng)分析，自22日23：00石河子西北方向開始出現(xiàn)>20 m/s的強(qiáng)風(fēng)區(qū)，且一直維持，到23日20:00強(qiáng)風(fēng)區(qū)移至東沿天山(圖8)；大風(fēng)起止時(shí)間和大風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)與實(shí)況一致。

3.2.3海平面氣壓。ECMWF 21日20：00預(yù)報(bào)的23日20:00海平面氣壓來看，石河子地區(qū)為1030 hPa；23日20:00 850 hPa溫度-4 ℃線壓在石河子地區(qū)上空；ECMWF細(xì)網(wǎng)格23日08：00石河子地區(qū)2 m溫度為1～3 ℃，有出現(xiàn)雨夾雪的可能性；ECMWF細(xì)網(wǎng)格24日08：00預(yù)報(bào)石河子地區(qū)2 m溫度為-2～-3 ℃ (圖9)。高壓強(qiáng)、氣溫低，出現(xiàn)重霜凍的可能性很大。ECMWF細(xì)網(wǎng)格2 m溫度預(yù)報(bào)與實(shí)況一致。

表1　2014年4月21~25日ECMWF模式預(yù)報(bào)要素

圖8　2014年4月22日23：00(a)和23日20：00(b)ECMWF細(xì)網(wǎng)格850 hPa風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)

注：a1為23日20：00海平面氣壓；a2為23日20：00 850 hPa溫度；b1為23日08：00 2 m溫度；b2為24日08：00 2 m溫度。圖9　2014年4月23~24日ECMWF粗網(wǎng)格(a)和細(xì)網(wǎng)格(b)要素場(chǎng)預(yù)報(bào)

3.2.4相對(duì)濕度。從ECMWF細(xì)網(wǎng)格700和850 hPa相對(duì)濕度來看，700 hPa在23日05：00~08：00石河子地區(qū)有100%的高濕區(qū)存在維持(圖10)，與實(shí)況降水出現(xiàn)時(shí)間和強(qiáng)度較為一致。由于850 hPa濕度在70%左右，對(duì)大范圍出現(xiàn)大降水不利?？梢姖穸阮A(yù)報(bào)與實(shí)況也基本一致。3.2.5降水量。從ECMWF細(xì)網(wǎng)格降水預(yù)報(bào)來看，21日20：00預(yù)報(bào)的23日17：00總降水量石河子以南7～10 mm，北面1 mm左右。與實(shí)況相比，南面略小，北面降水預(yù)報(bào)與實(shí)況一致。

4小結(jié)

(1)4月23～24日出現(xiàn)的強(qiáng)寒潮天氣過程形勢(shì)上是北歐漲脊誘導(dǎo)極地及新地島冷空氣南下，在新疆上空維持，因北風(fēng)帶強(qiáng)盛南伸明顯、移速快，造成大范圍的大風(fēng)和強(qiáng)降溫天氣。

(2)從形勢(shì)場(chǎng)和要素場(chǎng)可以看出23~24日將出現(xiàn)寒潮天氣過程，但在最低氣溫的把握上有一定難度，需要進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。服務(wù)中在ECMWF細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)的格點(diǎn)值的基礎(chǔ)上，針對(duì)山區(qū)和沙漠邊緣地區(qū)，可再降3～5 ℃。

(3)ECMWF細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)能力強(qiáng)，此次寒潮天氣的風(fēng)場(chǎng)和氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，降水出現(xiàn)和結(jié)束時(shí)間較為準(zhǔn)確，降水地區(qū)

圖10　2014年4月23日05：00(a)和08：00(b)ECMWF細(xì)網(wǎng)格700 hPa相對(duì)濕度場(chǎng)

分布準(zhǔn)確，在南部降水量級(jí)上略小。

(4)通過此次天氣的分析得出，首先應(yīng)緊密跟蹤ECMWF和T639形勢(shì)場(chǎng)預(yù)報(bào)的一致性，其次對(duì)ECMWF風(fēng)場(chǎng)的切變和強(qiáng)風(fēng)區(qū)、相對(duì)濕度出現(xiàn)大值區(qū)的時(shí)間和強(qiáng)度以及2 m溫度場(chǎng)預(yù)報(bào)數(shù)值的訂正等方面要重點(diǎn)加強(qiáng)總結(jié)和解釋應(yīng)用。在今后的預(yù)報(bào)工作中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)ECMWF細(xì)網(wǎng)格資料的檢驗(yàn)和應(yīng)用。

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收稿日期2015-10-14

作者簡介徐臘梅(1974- )，女，湖北新洲人，副研級(jí)高級(jí)工程師，從事中短期預(yù)報(bào)和農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)研究。

中圖分類號(hào)S 165

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2015)32-352-04