于文英 張韜 常永旺 陳杰

烏蘭察布市氣象局

烏蘭察布市一次寒潮天氣過(guò)程分析

于文英 張韜 常永旺 陳杰

烏蘭察布市氣象局

利用常規(guī)高、低空，地面觀(guān)測(cè)資料，應(yīng)用天氣學(xué)分析和診斷方法，結(jié)合內(nèi)蒙古冬季寒潮預(yù)報(bào)指標(biāo)，對(duì)2014年冬季烏蘭察布1次寒潮天氣從天氣實(shí)況、環(huán)流背景、天氣成因等方面進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：西伯利亞大低壓發(fā)展盤(pán)踞造成強(qiáng)冷空氣源，它南壓至冷槽的形成是爆發(fā)寒潮的前提條件；槽前正的渦度平流，槽線(xiàn)上強(qiáng)烈的冷平流，地形作用，使冷槽加深東移，引導(dǎo)地面冷高壓加強(qiáng)并東移南壓，影響全市；強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)，冷空氣下沉運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，低層風(fēng)場(chǎng)加強(qiáng)，高空動(dòng)量下傳，較強(qiáng)的氣壓梯度，強(qiáng)冷平流作用，造成大風(fēng)天氣。

寒潮 大風(fēng) 天氣成因

一、天氣概述

2014年11月10日～12月1日，在烏蘭察布市出現(xiàn)了全市范圍的寒潮、大風(fēng)天氣，最低氣溫出現(xiàn)在中旗，為-23.7℃；同時(shí)有9個(gè)旗縣站出現(xiàn)了大風(fēng)天氣。這次寒潮、大風(fēng)天氣，在本市歷史上是少見(jiàn)的。

表1 寒潮出現(xiàn)時(shí)各旗縣降溫幅度及12月1日最低氣溫

表211 月30日和12月1日各旗縣出現(xiàn)極大風(fēng)速值

二、寒潮天氣過(guò)程分析

1.冷空氣源地和冷空氣堆的形成

此次寒潮過(guò)程的爆發(fā)，冷空氣源要追溯到過(guò)程爆發(fā)的前10天，11月21日08時(shí)（北京時(shí)，下同）500hPa亞歐圖上，西伯利亞至東亞是一大低壓，在貝湖以東至我國(guó)東北部地區(qū)為東亞大槽。之后的幾日仍維持這一形勢(shì)，大低壓和冷空氣在這一地區(qū)不斷打旋、堆積加強(qiáng)。

到27日08時(shí)，45°N以北地區(qū)環(huán)流呈倒Ω型，烏拉爾山至貝加爾湖地區(qū)為寬廣低壓帶，新地島以南地區(qū)和鄂霍次克海北部地區(qū)各為一高壓區(qū)，45°N以南地區(qū)為平直偏西氣流并有小波動(dòng)?xùn)|移。這種環(huán)流形勢(shì)，使中西伯利亞以東大陸和洋面上的強(qiáng)冷空氣，進(jìn)一步在西伯利亞地區(qū)聚集，這為寒潮的爆發(fā)提供了首要條件。到27日08時(shí)，高空鋒區(qū)已位于55°N，低壓中心有-44℃的冷中心配合，標(biāo)志著冷空氣堆已初步形成。

2.冷空氣的緩慢南壓和低渦槽線(xiàn)的東移

27日08時(shí)500hPa天氣圖上，位于85°E，62°N的高空，有一閉合低壓中心形成，中心高度值為4930位勢(shì)米，并且在55°N附近的脊前偏北氣流和西北氣流之間生成一橫槽，其前部東西向鋒區(qū)明顯加強(qiáng)，南壓至50°N附近。橫槽后部的偏北風(fēng)風(fēng)速達(dá)到26～34米/秒，這股偏北氣流加劇了冷空氣的向南輸送和橫槽鋒區(qū)的南壓。

28日08時(shí)500hPa圖上，位于新地島以南地區(qū)的高度脊有所東移，脊前不斷有來(lái)自高緯地區(qū)的寒冷空氣補(bǔ)充南下，低壓中心隨之東移南壓，伴隨橫槽向東南方向有所旋轉(zhuǎn)。與之對(duì)應(yīng)的08時(shí)地面冷鋒已位于天山一線(xiàn)。

到29日08時(shí)，高脊強(qiáng)度減弱并東移，槽線(xiàn)東移南下至貝湖以西至我國(guó)新疆中北部地區(qū)，并且由原來(lái)的東北-西南向旋轉(zhuǎn)為南北方向。500hPa天氣圖上，整個(gè)天氣形勢(shì)發(fā)展成：亞歐為兩脊一槽型，烏拉爾山長(zhǎng)波脊，位于105°E的弱脊，從貝湖以西到我國(guó)新疆中部為一低槽，其冷中心為-50℃。此時(shí)，不斷有冷空氣沿新疆北部的強(qiáng)偏北氣流下滑。從高度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的配置來(lái)看，在45°N以北，有一個(gè)從極地伸向北歐的冷舌，且冷舌略落后于高度槽，槽線(xiàn)上有冷平流，而在45°N以南，溫壓場(chǎng)接近重合，沒(méi)有明顯的冷暖平流，這樣的配置，有利于槽線(xiàn)北段加強(qiáng)并東移，而南段移動(dòng)緩慢。而29日08時(shí)500hPa槽前等高線(xiàn)稍有疏散，其上有正渦度平流，有利于槽線(xiàn)東移加強(qiáng)。另外，由于薩彥嶺地形影響，槽線(xiàn)處于下坡運(yùn)動(dòng)，低槽增強(qiáng)加深。

700hPa天氣圖上從蒙古到河套地區(qū)為一低渦槽，冷中心為-36℃。

3.冷空氣爆發(fā)影響烏蘭察布市及其前期的物理特征

（1）高空渦度平流特征。29日08時(shí)，地面冷高壓中心附近，500hPa上渦度平流為負(fù)值，預(yù)示地面冷高壓將加強(qiáng)。此外，由渦度平流場(chǎng)與高度場(chǎng)的疊加可以看出，高空槽前為正渦度平流，槽后為負(fù)渦度平流，槽將會(huì)東移加深發(fā)展，地面冷高壓將在高空引導(dǎo)氣流的作用下，東移南下，影響全市。29日20時(shí)，地面冷高壓中心附近，500hPa上渦度平流為負(fù)值，預(yù)示地面冷高壓將加強(qiáng)。

1日08時(shí)，地面冷高壓中心附近，500hPa上渦度平流為正值，預(yù)示地面冷高壓將減弱。

（2）強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)。29日20時(shí)，600hPa垂直速度顯示，冷空氣下沉運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，而850hPa風(fēng)場(chǎng)迅速加強(qiáng)，高空動(dòng)量下傳。

（3）溫度平流垂直剖面圖分析。從29日08時(shí)槽前后的溫度平流垂直剖面圖分析，此時(shí)500hPa槽線(xiàn)位于92°N附近，而在槽線(xiàn)附近，從低層到高層，為強(qiáng)烈的冷平流，即槽線(xiàn)上有正的渦度平流，有利于槽線(xiàn)發(fā)展。另外在槽前部，有冷平流隨高度升高而減弱勢(shì)，此冷平流促使高空出現(xiàn)負(fù)變高，槽向東部加深發(fā)展。到29日20時(shí)，槽線(xiàn)位于貝湖以南、蒙古至我國(guó)河套以西、甘肅西北，呈東北-西南走向，地面圖上，冷高壓中心增強(qiáng)到1056hPa，冷高壓前沿的冷鋒即將進(jìn)入我市。

4.地面系統(tǒng)演變

從11月27日～12月1日地面冷高壓及-△T24中心演變圖可以看到，地面冷高壓從28日入侵我國(guó)，28日20是冷鋒位于貝湖以西至我國(guó)新疆中北部，鋒后冷高壓中心最大值為1048.2hPa。冷槽不斷東移南壓，冷空氣不斷南下，地面冷高壓主體加強(qiáng)南壓，30日08時(shí)冷高壓中心位于貝湖以西，我國(guó)新疆以北，其最大值加強(qiáng)為1066.2hPa，烏蘭察布市處于冷鋒后部，冷空氣開(kāi)始影響全市。等壓線(xiàn)變得更加密集，冷鋒附近的氣壓梯度較大，在5個(gè)經(jīng)距內(nèi)分析出了5條等壓線(xiàn)，鋒前后的3小時(shí)變壓差達(dá)22hPa，鋒后強(qiáng)的氣壓梯度風(fēng)和冷空氣帶來(lái)的下沉氣流，使我市出現(xiàn)了大風(fēng)天氣。01日08時(shí)左右，冷高壓主體侵入烏蘭察布市，市氣溫降至最低。1日14時(shí)，冷高壓中心開(kāi)始減弱，其前沿已移出本市。

從24小葉負(fù)變溫中心移動(dòng)過(guò)程的變化也說(shuō)明冷空氣在東移過(guò)程中是增強(qiáng)的，從29日的最大負(fù)變溫-12℃到30日增大到-16℃，而且范圍在擴(kuò)大，最強(qiáng)冷中心在烏蘭察布市南部和以東地區(qū)。

圖127 日08時(shí)500hPa形勢(shì)場(chǎng)和29日08時(shí)500hPa形勢(shì)場(chǎng)

三、寒潮強(qiáng)風(fēng)天氣分析

1.鋒區(qū)加強(qiáng)，29日20時(shí)，700hPa，5個(gè)緯距內(nèi)達(dá)到5條等溫線(xiàn)，低空鋒區(qū)加強(qiáng)，地面等壓線(xiàn)加密，氣壓梯度風(fēng)。

2.下沉氣流，動(dòng)量下傳。

3.強(qiáng)冷平流作用，冷平流作用可使地面氣壓梯度很快加大，造成大風(fēng)，冷平流越強(qiáng)，出現(xiàn)風(fēng)力越大。在29日20時(shí)，700hPa上，冷中心達(dá)-36℃，等溫線(xiàn)落后于等高線(xiàn)，兩線(xiàn)交角達(dá)90°；在850hPa上也為較強(qiáng)的冷平流。

四、小結(jié)

1.西伯利亞大低壓發(fā)展盤(pán)踞造成強(qiáng)冷空氣源，它南壓至冷槽的形成是爆發(fā)寒潮的前提條件。

2.槽前正的渦度平流，槽線(xiàn)上強(qiáng)烈的冷平流，地形作用，使冷槽加深東移，引導(dǎo)地面冷高壓加強(qiáng)并東移南壓，影響烏蘭察布市。

3.強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)，冷空氣下沉運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，低層風(fēng)場(chǎng)加強(qiáng)，高空動(dòng)量下傳，較強(qiáng)的氣壓梯度，強(qiáng)冷平流作用，造成大風(fēng)天氣。

［1］顧潤(rùn)源.內(nèi)蒙古自治區(qū)天氣預(yù)報(bào)手冊(cè)［M］.氣象出版，2012：460-466.

［2］韓經(jīng)緯，沈建國(guó)，孫永剛等.一次強(qiáng)沙塵暴和雪暴天氣過(guò)程的診斷及模擬分析［J］.高原氣象，2007，26（5），1031-1038.