和 揚(yáng)，王清平，浦捷雯，沙艷萍

（民航新疆空中交通管理局阿克蘇站，新疆 阿克蘇地區(qū) 843001）

寒潮是我國(guó)冬春季嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣之一，是一種大規(guī)模的強(qiáng)冷空氣活動(dòng)過程，其主要特點(diǎn)是劇烈降溫和大風(fēng)，往往會(huì)給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通電力和人民生活等造成不利的影響。因此，做好寒潮天氣預(yù)報(bào)服務(wù)，采取積極防范措施有一定的現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)內(nèi)在寒潮天氣及其影響方面的研究成果很多。在20世紀(jì)50年代，國(guó)內(nèi)就形成了經(jīng)典的東亞寒潮理論。新疆有關(guān)寒潮天氣的科研成果集中體現(xiàn)在1987年出版的《新疆短期天氣預(yù)報(bào)指導(dǎo)手冊(cè)》[1]中。該手冊(cè)介紹了新疆寒潮的發(fā)生時(shí)段主要集中在春季，其次是秋季，冬季最少；冷空氣入侵的路徑主要有4條，即西方路徑、西北路徑、北方路徑和超極地路徑，其中，春秋兩季，西北路徑最多，占56%；冬季，西方路徑最多，約占47%；北方路徑主要出現(xiàn)于冬春兩季；超極地路徑次數(shù)少，主要發(fā)生在春季。2014-05-22—25的寒潮天氣過程發(fā)生在春季，冷空氣沿西方路徑向南爆發(fā)，導(dǎo)致新疆大部寒潮天氣，這在近年寒潮天氣過程中屬罕見。本文通過分析此次強(qiáng)寒潮天氣，檢驗(yàn)數(shù)值預(yù)報(bào)對(duì)此次寒潮天氣的預(yù)報(bào)能力，以期為預(yù)報(bào)員提供有益的參考。

1 資料和方法

本文利用常規(guī)天氣觀測(cè)資料、美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心和美國(guó)國(guó)家大氣研究中心（NCEP/NCAR）NCEP/NCAR 1°×1°網(wǎng)格點(diǎn)逐6 h再分析資料，采用天氣學(xué)原理和天氣動(dòng)力學(xué)診斷分析方法，對(duì)2014-05-22—25出現(xiàn)在新疆的強(qiáng)寒潮天氣過程進(jìn)行分析。寒潮標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1987—2008中的相關(guān)規(guī)定，即24 h內(nèi)日最低氣溫下降幅度≥8℃，或48 h下降幅度≥12℃，或72 h下降幅度≥12℃。過程最低氣溫應(yīng)下降到4℃或以下，或觀測(cè)有霜出現(xiàn)。

2 天氣實(shí)況

2014-05-22—25，受烏拉爾山南下的冷空氣和西南暖濕氣流的共同影響，新疆出現(xiàn)了2014年春季首次大范圍雨雪風(fēng)沙的強(qiáng)寒潮天氣。北疆大部、天山山區(qū)出現(xiàn)明顯的雨轉(zhuǎn)雨夾雪天氣，其中，伊犁河谷、烏魯木齊、天山東段出現(xiàn)暴雪中心（24 h降雪量≥12.1 mm），降水相態(tài)復(fù)雜。南疆地區(qū)出現(xiàn)大范圍的大風(fēng)、沙塵天氣。

2014-04-22T16：00（北京時(shí)，以下同），受小股冷空氣影響，烏魯木齊機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)西北陣風(fēng)，最大風(fēng)速15 m/s，出現(xiàn)了持續(xù)12 min500 m的沙暴天氣。2014-04-23T02：07，出現(xiàn)了平均風(fēng)速8 m/s、陣風(fēng)15 m/s、瞬間最大風(fēng)速17 m/s的西北大風(fēng)，并伴隨800 m的沙暴，03：30出現(xiàn)小陣雨，03：30—04：00，0.5 h內(nèi)溫度下降4℃，氣壓陡升3 hPa。05：00由小雨轉(zhuǎn)為雨夾雪，05：30—07：00維持中雪，07：30轉(zhuǎn)為小雪并伴有400 m的大霧天氣，上午受高空槽過境的影響，大雪、中雪、小雪交替出現(xiàn)，11：37本場(chǎng)出現(xiàn)400 m大雪，降雪持續(xù)到12：00結(jié)束。此次強(qiáng)寒潮天氣造成本場(chǎng)降水量為11.4 mm，過程降水量達(dá)到大到暴量，最低溫度24 h下降15℃，最低溫度降至－2℃。受翻山大風(fēng)影響，喀什機(jī)場(chǎng)2014-04-23T21：20—23：00出現(xiàn)塵暴，并伴有最大15 m/s的西北大風(fēng)，主導(dǎo)能見度最低400 m；庫車機(jī)場(chǎng)2014-04-23T00：00—09：00出現(xiàn)沙暴，23：00—24：00出現(xiàn)塵暴，并伴有平均最大風(fēng)速20 m/s、最大陣風(fēng)27 m/s的西北大風(fēng)，主導(dǎo)能見度最低100 m；阿克蘇機(jī)場(chǎng)2014-04-23T00：05—03：19出現(xiàn)塵暴，伴有平均最大風(fēng)速15 m/s、最大陣風(fēng)22 m/s的西北大風(fēng)，能見度最低50 m。哈密機(jī)場(chǎng)2014-04-23T01：19—16：00出現(xiàn)沙暴，伴有最大平均風(fēng)速23 m/s、最大陣風(fēng)30 m/s的偏東大風(fēng)，主導(dǎo)能見度最低50 m；庫爾勒機(jī)場(chǎng)2014-04-23T00：00—12：00出現(xiàn)了塵暴、沙暴，伴有最大平均風(fēng)速14 m/s的偏東大風(fēng)，主導(dǎo)能見度最低50 m；和田機(jī)場(chǎng)2014-04-23T23：56受東灌影響，出現(xiàn)了浮塵，主導(dǎo)能見度最低50 m。此次天氣過程對(duì)農(nóng)業(yè)、交通造成較大的影響。寒潮天氣過程如圖1所示。

3 大尺度環(huán)流背景分析

500 hPa，2014-04-20T08：00，東歐地區(qū)處于西北-東南向的高壓脊區(qū)控制，烏拉爾山一帶處于西北氣流控制，西西伯利亞至中亞地區(qū)有短波槽活動(dòng)，隨著東歐脊北挺，使得烏拉爾山北側(cè)的冷空氣逐漸南下；2014-04-21T20：00，在烏拉爾山東側(cè)形成明顯的烏拉爾大槽，隨后烏拉爾山大槽不斷南壓；2014-04-22T08：00，高空槽位于咸海-巴爾喀什湖地區(qū)，槽后偏北氣流比較強(qiáng)，達(dá)到44 m/s，20：00烏拉爾山大槽分為南北兩支，北支槽東移，南支槽東移南壓至巴爾喀什湖地區(qū)，新疆區(qū)域受槽前偏西及西南氣流控制，北疆西部國(guó)境線有明顯急流，且最大風(fēng)速可達(dá)40 m/s，并有風(fēng)速輻合，22日夜間開始影響北疆地區(qū)。2014-04-23T08：00，高空槽位于北疆地區(qū)中部，沿天山一帶及北疆東部地區(qū)降水持續(xù)，2014-04-23T20：00，槽位于烏魯木齊以東地區(qū)，主要影響東疆地區(qū)。

圖1 寒潮天氣過程圖

在地面圖中，2014-04-21T08：00烏拉爾山-里海-咸海一帶開始形成明顯的高壓，高壓中心位于烏拉爾山北側(cè)，中心值1 030 hPa，在高空引導(dǎo)氣流的帶動(dòng)下高壓逐漸東南下。2014-04-21T20：00，高壓前沿進(jìn)入南疆西部以西的中亞地區(qū)，在巴爾喀什附近生成低壓；2014-04-22T02：00，高壓前部進(jìn)入伊犁河谷-南疆西部山區(qū)；2014-04-22T14：00，高壓前部進(jìn)入北疆地區(qū)，南疆西部山區(qū)附近氣壓梯度繼續(xù)加強(qiáng)，高壓中心位于烏拉爾山南側(cè)，中心加強(qiáng)至1 035 hPa。隨著高壓進(jìn)一步東移，2014-04-23T02：00，新疆區(qū)域處于高壓前部，高壓中心增強(qiáng)至1 040 hPa，這在春季非常罕見，天山山區(qū)氣壓梯度明顯加密，23日夜間喀什、阿克蘇、庫車機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)明顯翻山大風(fēng)。2014-04-23日白天，冷空氣進(jìn)入東疆地區(qū)，東灌天氣開始，南疆地區(qū)出現(xiàn)大范圍的沙暴、塵暴、揚(yáng)沙、浮塵天氣。2014-04-22T20：00，2014-04-23T08：00，500 hPa高空形勢(shì)如圖2所示。

4 診斷分析

4.1 溫度平流

從圖3 2014-04-22T20：00—2014-04-23T14：00 850 hPa冷平流分布圖上可知，2014-04-22T20：00，新疆區(qū)域大部處于弱平流控制，強(qiáng)度為－10×10-4℃/s，北疆西部國(guó)境線開始冷平流強(qiáng)度加大，冷平流中心位于巴爾喀什湖東北側(cè)，強(qiáng)度達(dá)到－40×10-4℃/s。

圖2 2014-04-22T20：00，2014-04-23T08：00，500 hPa高空形勢(shì)圖

2014-04-23，冷平流開始侵入新疆區(qū)，北疆大部、南疆西部冷平流明顯加強(qiáng)，中心位于伊犁河谷，強(qiáng)度為－50×10-4℃/s。2014-04-23T08：00，冷平流范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，新疆區(qū)域大部已被冷平流控制，但中心強(qiáng)度比02：00有所減弱，北疆大部處于－30×10-4℃/s，且－40×10-4℃/s-1區(qū)域明顯擴(kuò)大。此時(shí)，北疆地區(qū)降溫也最為明顯，2014-04-23T03：00—04：00，烏魯木齊降溫達(dá)4℃，14：00，冷平流中心逐漸東移至東疆地區(qū)，北疆地區(qū)、南疆東部、東疆地區(qū)處于－20×10-4℃/s范圍，此后冷平流逐漸減弱，新疆區(qū)域大部開始升溫。

圖3 2014-04-22T20：00—2014-04-23T14：00，850 hPa冷平流演變圖

4.2 水汽條件

北疆地區(qū)的強(qiáng)降雪天氣離不開充足的水汽，分析整層水汽通量圖可知，2014-04-22T20：00，鋒區(qū)主要位于西部國(guó)境線附近，且水汽通量比較大，水汽通量中心位于南疆西部以西地區(qū)，強(qiáng)度為10 g/（cm·s·hPa）。隨著鋒區(qū)進(jìn)一步東移南壓并維持，2014-04-23T02：00，新疆區(qū)域大部受西北氣流控制，水汽進(jìn)一步輸送至新疆地區(qū)，水汽通量在新疆區(qū)域分為兩部分，北支大值區(qū)主要位于北疆地區(qū)，強(qiáng)度為8 g/（cm·s·hPa）。南支強(qiáng)度同北支。2014-04-23T08：00，水汽進(jìn)一步東移，水汽通量大值區(qū)也隨之東移。2014-04-22 T20：00—2014-04-23T08：00，1 000～300 hPa整層水汽通量演變?nèi)鐖D4所示。

4.3 動(dòng)力條件

沿44°N做氣壓垂直速度的剖面圖，從中可以看出，2014-04-22T02：00，80°～90°E 500 hPa以下為上升氣流區(qū)，最大中心位于850 hPa附近，強(qiáng)度為－1.5×10-1.Pa/s。隨著系統(tǒng)東移，2014-04-23T08：00，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)也隨之東移，且上升運(yùn)動(dòng)隨著高度升高向西傾斜，這與鋒區(qū)走向較為一致。08時(shí)上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，且高度升高，400 hPa以下為上升區(qū)，最大上升區(qū)位于850 hPa，－1.5×10-1.Pa/s厚度加大，為降水提供了較好的動(dòng)力條件。2014-04-22T20：00，2014-04-23T08：00氣壓垂直速度如圖5所示。

圖 4 2014-04-22T20：00—2014-04-23T08：00，1 000～300 hPa整層水汽通量演變圖

5 衛(wèi)星云圖分析

分析云系分布及走向、發(fā)展可知，2014-04-22T20：00，高空槽云系主要位于巴爾喀什湖-西部國(guó)境線附近，且云系高度相對(duì)比較低，云帶比較分散，北疆西部塔城、阿勒泰等地有零散的中高云，隨著系統(tǒng)東移，高空槽云系逐漸密實(shí)，2014-04-23T02：00，高空槽云系主要位于北疆地區(qū)中部，烏魯木齊地區(qū)處于高空槽云系前部，有不穩(wěn)定云系活動(dòng)，降水也開始加強(qiáng),；2014-04-23T08：00，高空槽云系進(jìn)入東疆地區(qū)，烏魯木齊處于其尾部，云系后部殘留有低云，高空槽過境烏魯木齊時(shí)，烏魯木齊地區(qū)降雪加大，2014-04-23T14：00，東疆地區(qū)的高空槽云系開始逐漸分散，在衛(wèi)星云圖中清晰可見東灌天氣造成的浮塵、揚(yáng)沙開始西進(jìn)，浮塵邊界、強(qiáng)度清晰可見。在衛(wèi)星云圖中可明顯檢出系統(tǒng)移動(dòng)方向，且可以較好地監(jiān)測(cè)沙塵的移動(dòng)。2014-04-22T20：00—2014-04-23T17：00衛(wèi)星云圖如圖6所示。

6 結(jié)論

此次強(qiáng)寒潮天氣主要是由烏拉爾山附近的強(qiáng)冷空氣南下，配合副熱帶南支暖濕氣流北上，在北疆地區(qū)匯合造成北疆大部大風(fēng)、雨雪、強(qiáng)降溫天氣。南疆地區(qū)主要受冷空氣影響，出現(xiàn)大范圍的翻山風(fēng)、沙塵天氣。

分析此次過程的溫度平流、水汽條件、動(dòng)力條件可知，強(qiáng)的冷平流使得高空鋒區(qū)加強(qiáng)，充足的水汽為北疆雨雪天氣提供水汽條件，強(qiáng)有力的動(dòng)力條件使得水汽更好地抬升并凝結(jié)釋放。從衛(wèi)星云圖中可以清晰看出高空系統(tǒng)的移動(dòng)走向及發(fā)展加強(qiáng)，并能清晰看出東灌天氣的沙塵發(fā)生、發(fā)展、移動(dòng)路徑，這對(duì)于沒有氣象觀測(cè)的地方有較好的監(jiān)測(cè)效果。

參考文獻(xiàn)：

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