張晶晶， 辛學(xué)飛

(1.江西省九江市氣象臺(tái)，江西九江 332000；2.湖南省張家界市氣象臺(tái)，湖南張家界 427000)

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2015年九江地區(qū)“倒春寒”天氣過程分析

張晶晶1， 辛學(xué)飛2

(1.江西省九江市氣象臺(tái)，江西九江 332000；2.湖南省張家界市氣象臺(tái)，湖南張家界 427000)

利用NCEP再分析資料、Micaps資料、高空探測資料和觀測資料，對2015年4月6～9日持續(xù)連陰雨天氣過程發(fā)生時(shí)的環(huán)流形勢、水汽及垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，研究這次連陰雨過程的形成原因。結(jié)果表明，從形勢上分析，這次過程的主要影響系統(tǒng)是冷鋒和南支槽；烏山阻高的形成有利于環(huán)流形勢的穩(wěn)定維持以及冷空氣的堆積。地面冷空氣呈東路不斷滲透南下影響九江地區(qū)，導(dǎo)致該地區(qū)氣溫持續(xù)偏低，出現(xiàn)倒春寒。此次過程冷空氣以中路路徑為主，冷空氣從蒙古經(jīng)我國華北補(bǔ)充南下，冷鋒在南嶺停留3 d后南移出海，貝加爾湖以西的高壓脊穩(wěn)定維持，為低渦后部冷空氣南下提供通道，使得冷空氣可以持續(xù)下滑至江南，形成倒春寒。垂直結(jié)構(gòu)分析顯示，這次過程中低層輻合中心和高層輻散中心基本垂直且與強(qiáng)降水區(qū)相對應(yīng)，說明輻合輻散場的垂直配置有利于產(chǎn)生較強(qiáng)或較穩(wěn)定的降水；且高空急流的動(dòng)量下傳和高緯度地區(qū)的冷空氣持續(xù)南侵也為湖南連陰雨的產(chǎn)生提供有利條件。

倒春寒；冷空氣；環(huán)流形勢；物理量

春季是冬季風(fēng)向夏季風(fēng)的過渡季節(jié)，江西地處長江之南、南嶺之北，正是南方的暖濕氣流與北方干冷氣流在此交替往返的地帶，冷暖空氣活動(dòng)頻繁，因此，江西省春季天氣變化劇烈，冷暖無常。每年3月～4月上旬是江西省的早稻播種育秧期，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)期之一，低溫陰雨或倒春寒天氣過程對早稻播種育秧有重要影響[1-2]。九江的春季冷空氣影響頻繁，低溫陰雨和倒春寒是農(nóng)事關(guān)鍵期的預(yù)報(bào)重點(diǎn)之一。

近年來，許多氣象工作者從不同方面對我國各地出現(xiàn)的強(qiáng)倒春寒和春季低溫陰雨雪天氣進(jìn)行了研究[3-8]，如張?jiān)畦萚9]在統(tǒng)計(jì)分析云南省1960～2004年倒春寒過程的基礎(chǔ)上對倒春寒過程進(jìn)行分類，同時(shí)分析了冷空氣路徑；鄭建萌等[10]探討了倒春寒發(fā)生與烏拉爾山高壓脊、西伯利亞橫槽轉(zhuǎn)豎和南支槽的關(guān)系。以上研究成果提高了預(yù)報(bào)員對華南強(qiáng)倒春寒災(zāi)害性天氣的認(rèn)識(shí)，但大部分研究均是關(guān)于貴州云南廣西地區(qū)，而對于長江中下游地區(qū)的研究甚少。筆者結(jié)合九江市氣候變化特點(diǎn)，利用NCEP再分析資料、Micaps資料、高空探測資料和觀測資料，對2015年4月6～9日持續(xù)連陰雨天氣過程發(fā)生時(shí)的環(huán)流形勢、水汽及垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，研究這次連陰雨過程的形成原因，以期為今后這類天氣的預(yù)報(bào)服務(wù)提供參考。

1　資料與方法

1.1資料來源數(shù)據(jù)來源于九江全市人工測站觀測資料;形勢分析利用NCEP 再分析資料(水平分辨率2.5°×2.5°)、Micaps資料和南昌站高空探測資料。

1.2倒春寒標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)指出，日平均氣溫≤12 ℃、維持期≥3 d，不利秧苗生長，如果降溫伴隨著陰雨，危害就更大，這是比較公認(rèn)的指標(biāo)。倒春寒天氣在江西并不少見，1961年以來該省4月上中旬共發(fā)生倒春寒37次，其中全省性(90%以上縣市出現(xiàn))的有24次。但2015年4月6～9日氣溫從極高到極低的反差卻是較為罕見。

2　過程概況和主要特點(diǎn)

2.1過程概況3月31日～4月9日天氣變化劇烈，先后經(jīng)歷了異常回暖、強(qiáng)對流、暴雨、強(qiáng)降溫等過程，此次過程出現(xiàn)前九江各縣市天氣晴好，3月31日全市平均氣溫29.4 ℃，日最高氣溫創(chuàng)歷史同期新高。4月2～3日有一股弱冷空氣滲透南下，造成北部小幅度降溫，降溫同時(shí)伴隨局地雷雨大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對流天氣；4日晚開始新的一股強(qiáng)冷空氣南下，氣溫聚降。7日平均氣溫較2日下降了14～18 ℃，最低氣溫普遍下降10～14 ℃，修水7日夜間最低氣溫僅3.8 ℃(圖1)，4月上旬平均日照時(shí)數(shù)僅有2.1～2.5 h，較常年( 28.7～29.3 h) 偏少91.5%～92.7%，為1981年以來歷史同期第二少值。持續(xù)低溫、陰雨、寡照天氣不僅影響交通安全，還易造成呼吸系統(tǒng)感染患病，也對農(nóng)作物、蔬菜、花木等生長發(fā)育造成一定影響，導(dǎo)致蔬菜播種時(shí)間延遲、生長緩慢、產(chǎn)量降低且品相較差等。

圖1　2015年4月1～10日九江地區(qū)平均氣溫變化Fig. 1　The average temperature in Jiujiang Area from April 1 to 10, 2015

2.2主要特點(diǎn)

2.2.1前期天氣異常回暖。3月31日～4月2日上午九江市天氣回暖明顯，九江全市除廬山23 ℃外，其余地區(qū)日最高氣溫升至29～32 ℃，其中彭澤縣最高氣溫創(chuàng)4月上旬歷史同期新高。

2.2.2雨量相對集中，累計(jì)雨量大。 2日08：00～7日20：00全市平均降水159.8 mm，降水主要集中在九江市環(huán)廬山、鄱陽湖地區(qū)，有60個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(村)超過200.0 mm，以永修燕山分場429.1 mm為最大，廬山大月山水庫284.0 mm次之；期間永修、德安部分鄉(xiāng)村出現(xiàn)了短時(shí)內(nèi)澇和地質(zhì)災(zāi)害。

2.2.3強(qiáng)對流天氣頻發(fā)。2～5日全市強(qiáng)對流天氣頻發(fā)，閃電數(shù)高達(dá)9 531次，且雷暴強(qiáng)度較大；39個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(村)先后出現(xiàn)1 h超過30 mm的短時(shí)強(qiáng)降水；修水、廬山區(qū)、九江縣等地出現(xiàn)8級(jí)雷雨大風(fēng)；廬山、廬山區(qū)出現(xiàn)最大直徑達(dá)6 mm的冰雹天氣；環(huán)廬山周圍部分鄉(xiāng)村出現(xiàn)風(fēng)雹災(zāi)害。

2.2.4北方冷空氣勢力強(qiáng)，全市降溫明顯。北方強(qiáng)冷空氣南下影響，4月5日晚～7日九江市鄱陽湖地區(qū)出現(xiàn)6～7級(jí)偏北大風(fēng)，全市平均氣溫較1～2日下降了14～18 ℃。

3　環(huán)流形勢分析

3.1高空形勢4日1～8日20°～30°N的中低緯地區(qū)500 hPa氣流平直，同時(shí)多小波動(dòng)?xùn)|移(圖2a)；副高584 hPa線位于20°～25°N，我國南方地區(qū)水汽充沛，有利于將孟加拉灣和南海的水汽向長江中下游地區(qū)輸送。4月1日亞歐大陸中高緯度為一槽一脊型，烏拉爾山附近有一阻塞高壓，中心強(qiáng)度為103 5 hPa，西南地區(qū)與華中地區(qū)受熱低壓控制，天氣晴好，地面增溫明顯。4月2日開始熱低壓開始分裂東移，20：00在四川和渤海灣形成2個(gè)低值系統(tǒng)，長江中下游受東側(cè)低壓后部偏北氣流的影響，低壓倒槽發(fā)展；3日東側(cè)低壓被北方冷高壓所取代，四川境內(nèi)的低壓開始南落減弱；4日北方冷空氣前沿已經(jīng)到達(dá)河套秦嶺一線；5日14：00，冷空氣前沿已經(jīng)滲透南下達(dá)到贛北地區(qū)；5～6日冷空氣在西西伯利亞、貝加爾湖一帶堆積增強(qiáng)。6日20：00西西伯利亞冷高壓長軸呈西北—東南向，冷空氣向亞洲東部暴發(fā)，以東路路徑影響贛北地區(qū)。7日冷高壓迅速南下控制全國大部地區(qū)，中心位于黃淮、江淮和湘北地區(qū)；至8～9日冷高壓中心控制九江地區(qū)(圖2b)。從整個(gè)過程可以看到，前期的陰雨天氣加上后期的強(qiáng)冷空氣南下控制，導(dǎo)致九江地區(qū)出現(xiàn)倒春寒天氣，并帶來了明顯的降水。

圖2　2015年4月1～8日500 hPa平均高度場 (a)和地面冷空氣路徑(b)Fig. 2　The 500 hPa mean height field (a) and ground cold air path(b) from April 1 to 8, 2015

3.2中低層風(fēng)場4月2日08：00～20：00高空迅速轉(zhuǎn)為低槽控制；700 hPa湘西北有暖式切變發(fā)展，贛南維持20 m/s以上的西南急流；850 hPa在贛中也有低空西南急流維持，九江處在8 m/s的風(fēng)速輻合區(qū)；925 hPa贛北東部為冷切，贛北西南部切變發(fā)展，九江正處在切變線上(圖3a)。700 hPa溫度槽和850 hPa溫度脊在九江上空出現(xiàn)上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié)配置，且850 hPa溫度脊線與低層顯著濕區(qū)重合，表明將有中等強(qiáng)度的對流活動(dòng)發(fā)生。4月3日20:00 (圖3b),700 hPa有最大風(fēng)速22 m/s低空急流穿過贛西北；850 hPa切變線位于贛北北部，同時(shí)在贛北也有低空西南急流維持，最大風(fēng)速達(dá)18 m/s，九江處在急流出口區(qū)的左側(cè)；850 hPa溫度脊線處在濕舌區(qū)的西側(cè)，有利于強(qiáng)對流活動(dòng)的發(fā)生；925 hPa切變線在贛中，在九江的北部地區(qū)具有強(qiáng)對流發(fā)展的中尺度條件，因此在九江的永修3日晚出現(xiàn)了128.6 mm的強(qiáng)降水天氣。4日，隨著南支槽前的短波活動(dòng)，偏南氣流加強(qiáng)，達(dá)24 m/s，切變維持在贛中以北，全省范圍均出現(xiàn)了不同程度的降水；6日隨著冷空氣南壓，切變線南壓至贛中偏南地區(qū)；7日20：00，切變線移出江西。

3.3地面影響系統(tǒng)分析此次過程冷空氣以中路路徑為主，冷空氣從蒙古經(jīng)我國華北補(bǔ)充南下，冷鋒在南嶺停留3 d后南移出海(圖4)，貝加爾湖以西的高壓脊穩(wěn)定維持，為低渦后部冷空氣南下提供通道，使得冷空氣可以持續(xù)下滑至江南。 2日14：00地面鋒面位置維持在贛北一帶，低層輻合較強(qiáng)，且水汽通道強(qiáng)盛，有利于較強(qiáng)降水的發(fā)生。 3日晚，強(qiáng)冷空氣擴(kuò)散南下進(jìn)入江西省，持續(xù)推進(jìn)南壓，鋒面南壓至贛中一帶，20：00開始影響，自北向南氣溫逐漸下降，冷高中心位于西西伯利亞，中心強(qiáng)度為1 030.0 hPa；鋒面在南移過程中，冷高壓向南分裂，鋒區(qū)氣壓梯度很大，致使九江市出現(xiàn)了5級(jí)以上的大風(fēng)；4～6日，存在一條靜止鋒在江西到兩廣之間來回?cái)[動(dòng)。從地面圖上可以看出，4日冷鋒到達(dá)贛中位置冷高壓中心值為1 032.5 hPa，5日略有所南壓，處于贛南，6日緩慢移至華南北部(圖4)，而7～11日九江市一直處于高壓底部，所以4～11日九江市持續(xù)陰雨天氣，11 日后高原南支槽逐漸東移，中低緯地區(qū)轉(zhuǎn)由偏西北風(fēng)控制，12日之后，九江市為變性高壓控制，天氣好轉(zhuǎn)，陰雨天氣結(jié)束。

圖3　2015年4月2日20：00(a)和3日20(b)高低空配置綜合Fig.3　Composite chart of high-low altitude configuration on 20:00 of April 2 (a) and 20:00 of April 3, 2015 (b)

圖4　2015年4月4～6日冷鋒移動(dòng)路徑Fig. 4　Cold front moving path from April 4 to 6, 2015

4　物理量分析

4.1水汽條件由圖5可知，來自孟加拉灣和南海上空的水汽是這次連陰雨過程的主要水汽來源，且850 hPa的水汽通道比700 hPa更強(qiáng)。

4.2溫度條件700 hPa大部分時(shí)段為偏北風(fēng)，850 hPa南北風(fēng)向不斷轉(zhuǎn)換，表明低層一直有冷空氣補(bǔ)充南下，引起低層氣溫較低。5日08：00～7日20：00，850 hPa溫度為0 ℃，說明冷空氣比較強(qiáng)盛。當(dāng)較強(qiáng)的冷空氣與暖濕氣流相遇，造成九江市7日的較強(qiáng)降水。

4.3垂直結(jié)構(gòu)分析從4月7日高空風(fēng)場和經(jīng)向散度分布(圖6)來看，在20°～ 30°N 附近的對流層低層有一輻合中心，最大中心強(qiáng)度達(dá)-1.5×10-5s-1，輻合區(qū)上方在250 hPa附近有強(qiáng)輻散區(qū)，輻散區(qū)正好位于高空西風(fēng)急流的右側(cè)。強(qiáng)降水過程中低層輻合中心和高層輻散中心基本垂直且與強(qiáng)降水區(qū)相對應(yīng)，說明這種輻合輻散場的垂直配置有利于該區(qū)域產(chǎn)生較強(qiáng)降水，由于結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，故有利于產(chǎn)生持續(xù)性的連陰雨。

注：色斑代表水汽通量散度；流線代表風(fēng)場。Note: Colored patches indicated vapor flux divergence; and filament line indicated wind field. 圖5　2015年4月4～9日850 hPa(a)和700 hPa(b)水汽通量散度和風(fēng)場Fig. 5　 Vapor flux divergence and wind field at 850 (a) and 700 hPa (b) from April 4 to 9, 2015

5　小結(jié)

(1)由于前期受西南暖濕氣流和地面低壓倒槽共同影響，氣溫比同期偏高，為南下冷空氣影響氣溫陡降創(chuàng)造了條件。前期高溫不穩(wěn)定能量的積蓄、冷暖氣團(tuán)的強(qiáng)烈交匯以及南支波動(dòng)的東移為雷暴、雷雨大風(fēng)、冰雹等天氣提供了良好的能量基礎(chǔ)和觸發(fā)條件。

(2)從形勢上分析，這次過程的主要影響系統(tǒng)是冷鋒和南支槽；烏山阻高的形成有利于環(huán)流形勢的穩(wěn)定維持以及冷空氣的堆積。地面冷空氣呈東路不斷滲透南下影響九江地區(qū)，導(dǎo)致該地區(qū)氣溫持續(xù)偏低，出現(xiàn)倒春寒。

(3)此次冷空氣以中路路徑為主，冷空氣從蒙古經(jīng)我國華北補(bǔ)充南下，冷鋒在南嶺停留3 d后南移出海，貝加爾湖以西的高壓脊穩(wěn)定維持，為低渦后部冷空氣南下提供通道，使得冷空氣可以持續(xù)下滑至江南，形成倒春寒。

圖6　2015年4月7日02：00(a)和08:00(b)112.9°風(fēng)場和散度的垂直剖面Fig. 6　Vertical sections of 112.9° wind field and divergence on 02:00 (a) and 08:00 (b) of April 7, 2015

(4)垂直結(jié)構(gòu)分析顯示，這次過程中低層輻合中心和高層輻散中心基本垂直且與強(qiáng)降水區(qū)相對應(yīng)，說明輻合輻散場的垂直配置有利于產(chǎn)生較強(qiáng)或較穩(wěn)定的降水;且高空急流的動(dòng)量下傳和高緯度地區(qū)的冷空氣持續(xù)南侵也為湖南連陰雨的產(chǎn)生提供有利條件。

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Analysis of the Weather Process of Late Spring Coldness in Jiujiang Area in 2015

ZHANG Jing-jing1, XIN Xue-fei2

(1. Jiujiang Meteorological Station of Jiangxi Province, Jiujiang, Jiangxi 332000; 2. Zhangjiajie Meteorological Station of Hunan Province, Zhangjiajie, Hunan 427000)

By using the NCEP reanalysis data, Micaps data, High altitude detection data and observational data, we analyzed the circulation feature, water vapour and vertical structure by continuous rain weather process from April 6 to 9, 2015. The formation causation of this continuous rain weather process was researched. Results showed that the main effect system of this process was cold front and south trough. The form of ural blocking high was helpful to the stability of circulation feature and the accumulation of cold air. The ground cold air continuously penetrated southward and affected Jiujiang Area, which led to the continuous low temperature and late spring coldness in this area. In this process, cold air was mainly the middle path. The cold front stayed in Nanling for 3 d and moved out of the sea. High-pressure ridge west of the Baikal Lake was stable, so that the cold air moved the regions south of the Yangtze River and formed late spring coldness. Vertical structure analysis showed that in this process, low convergence center and high divergence center were basically vertical and was corresponded to strong precipitation area, indicating that the vertical allocation of convergence and divergence fields was helpful to produce relatively strong or stable precipitation. The download momentum of upper-level jet stream and the cold air invading of high latitude area also provided favorable conditions for the production of continuous rain in Hunan Province.

Late spring coldness; Cold air; Circulation feature; Physical quantity

2012年公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)(GYHY201206004);中國氣象局氣象關(guān)鍵技術(shù)集成與應(yīng)用項(xiàng)目(CMAGJ2013M74)；中國氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2012年開放課題(2012LASW-B01)；2012年開放課題南京雷達(dá)氣象與強(qiáng)天氣開放實(shí)驗(yàn)室2012年研究基金(BJG201205)。

張晶晶(1986- )，女，甘肅金昌人，工程師，從事短時(shí)短期天氣預(yù)報(bào)工作。

2016-04-26

S 165

A

0517-6611(2016)18-164-04