謝霖銘 賈舒涵 焦廣建

摘 要：應(yīng)用常規(guī)高空、低空和地面氣象觀測資料，使用天氣學(xué)和診斷分析方法，結(jié)合四川省天氣預(yù)報手冊寒潮預(yù)報指標(biāo)，對比研究2016年2月12—14日和2018年12月27—29日發(fā)生在四川省南充市的2次冬季區(qū)域寒潮天氣過程。發(fā)現(xiàn)2次過程均是前期氣溫回暖后強冷空氣入侵造成的，但各自的環(huán)流形勢、冷空氣源地、強度和移動路徑都不同，為南充本地冬季寒潮天氣及強度預(yù)報積累一些經(jīng)驗性指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：寒潮；關(guān)鍵區(qū)；移動路徑

中圖分類號：S161 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190515061

引言

寒潮天氣過程是高緯度或極地地區(qū)一種大規(guī)模強冷空氣向南爆發(fā)的天氣活動，中長期時效以高空極渦分裂南壓為標(biāo)志。產(chǎn)生的天氣現(xiàn)象以劇烈降溫為主要特點，常伴有雨、大風(fēng)、雪、冰雹等[1]，同時也是造成我國北方的雪災(zāi)凍害、南方的道路結(jié)冰和凍雨等的主要誘因，給人們的生產(chǎn)和生活帶來很多不利影響，如2008年1月中下旬在寒潮天氣過程后出現(xiàn)長歷時的低溫凍雨災(zāi)害，給南方帶來較大生命財產(chǎn)損失。丁一匯等從強降溫天氣的等熵位渦進行分析，得出位渦的大值區(qū)可以表征強冷空氣的結(jié)論[2]。全國不同地區(qū)分別應(yīng)用對比分析法對當(dāng)?shù)氐暮碧鞖膺M行分析，得出符合本地的天氣學(xué)概念指標(biāo)模型[3，10]。

四川省南充市處于四川盆地東北部、秦嶺山脈南側(cè)和川東平行嶺谷西部地區(qū)[11]，北部山地，南部丘陵或淺丘，地勢走向為逐步向嘉陵江河谷地區(qū)傾斜，是全省最大的糧油種植基地。四川省天氣預(yù)報手冊中明確提到，影響盆地的地面冷空氣常常有2條路徑，即偏北路徑和偏東回流路徑。寒潮標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：冬季（12月—次年2月），72h內(nèi)日平均氣溫最大降幅≥6.0℃，即定義為寒潮天氣；72h內(nèi)日平均氣溫最大降幅≥8.0℃，為強寒潮，當(dāng)南充有4個縣及以上達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)時，即為區(qū)域天氣過程[12]。本文利用常規(guī)高空、低空和地面氣象觀測資料，針對2016年2月12—14日和2018年12月27—29日2次強降溫天氣過程，從環(huán)流形勢、冷空氣源地、強度、路徑等方面進行對比和分析，為本地區(qū)的區(qū)域寒潮天氣預(yù)報積累經(jīng)驗，特別是強降溫指標(biāo)模型的建立提供基礎(chǔ)，以便更好的開展預(yù)報防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)工作。

1 天氣實況

2016年2月12—14日（簡稱過程Ⅰ）和2018年12月27—29日（簡稱過程Ⅱ）都屬于冬季區(qū)域寒潮天氣過程。降溫天氣開始前，南充市日平均氣溫較歷年同期偏高（圖1a），過程Ⅰ偏高達(dá)2.2～3.5℃，南部達(dá)3.5℃；過程Ⅱ偏高0.2～1.7℃，閬中達(dá)1.7℃。

圖1b為2次過程72h最大降溫幅度圖，分析發(fā)現(xiàn)：過程Ⅰ降溫幅度7.4～9.9℃，南部縣達(dá)9.9℃，6縣站≥8.0℃，屬區(qū)域強寒潮；過程Ⅱ降溫幅度5.4～6.8℃，閬中市達(dá)6.8℃，5縣站≥6.0℃，屬區(qū)域寒潮。圖1a和圖1b對比發(fā)現(xiàn)，降溫幅度與過程前基礎(chǔ)氣溫距平值成正相關(guān)關(guān)系，基礎(chǔ)氣溫距平值越高，寒潮降溫幅度也越大。

2次過程全市普降小到中雨，大部地方出現(xiàn)小雪或雨夾雪，儀隴站海拔（655.7m）最高，其最大積雪深度過程Ⅰ為2.4cm，過程Ⅱ為8cm。

2 寒潮天氣成因分析

2.1 冷空氣源地及移動路徑分析

過程Ⅰ在2016年1月5日有一股冷空氣來自冰島以南的洋面，經(jīng)歐洲黑海-里海，在俄羅斯西伯利亞中南部加強，在天山附近堆積，7日又有一股冷空氣來自新地島以西的洋面，經(jīng)巴倫支海-俄羅斯西部新西伯利亞，在寒潮關(guān)鍵區(qū)蒙古西部堆積。屬于西方路徑和西北路徑（圖2a）。

過程Ⅱ在2018年2月20日開始有冷空氣從新地島以東洋面，經(jīng)喀拉海和太梅爾半島，于俄羅斯西伯利亞中東部地區(qū)逐步積累加強，在高層烏拉爾山高壓脊前偏北氣流的作用下，引導(dǎo)冷空氣緩慢東南移動，冷空氣在寒潮關(guān)鍵區(qū)蒙古地區(qū)進一步堆積，屬于超極地路徑（圖2b）。

2次過程的冷空氣源地和中期移動路徑不同，但是在寒潮爆發(fā)前，冷空氣都在關(guān)鍵區(qū)蒙古進行長時間的堆積，為降溫天氣提供足夠的干冷空氣。

2.2 大尺度環(huán)流特征和主要影響系統(tǒng)分析

2.2.1 過程Ⅰ環(huán)流形勢

過程Ⅰ屬于烏拉爾山高脊型（L型），500hpa在1月初強性高壓脊在烏拉爾山附近加強，并不斷向北發(fā)展，10日進入700N以北，冷空氣在西伯利亞堆積。

由圖3a可以看到，2016年12日20：00，500hPa高度場歐亞大陸中高緯地區(qū)為一槽一脊型，并在巴爾喀什湖和貝加爾湖以北有2個冷渦中心存在。2個冷渦的冷中心強度分別為-32℃和-44℃，對應(yīng)位勢高度分別為5480gpm和5080gpm。其中貝湖以北有閉合的位勢高度等值線，而巴湖未出現(xiàn)閉合的位勢高度等值線。俄羅斯東部地區(qū)為一暖性高壓中心，中心值為5600gpm，高壓脊前部的偏北引導(dǎo)氣流將極渦的冷空氣向巴湖附近輸送，使冷空氣不斷堆積，并推動低渦中心向我國西北地區(qū)移動。貝湖以北-蒙古-新疆北部附近為一橫槽，槽后的偏北或東北風(fēng)引導(dǎo)冷空氣在蒙古（寒潮關(guān)鍵區(qū)）堆積，并逐步侵入我國內(nèi)蒙古-河套-東北地區(qū)。中低緯度地區(qū)為西風(fēng)波動氣流影響，青藏高原西部為一南支短波槽，河套到東北地區(qū)溫度梯度較大，中西部地區(qū)溫度梯度較小，并有短波系統(tǒng)帶動冷空氣通過河西走廊，逐步東移南壓影響我國。

2016年13日20：00（圖3b），在500hpa暖性高壓脊及其前部偏北氣流引導(dǎo)極地冷空氣南下，在巴爾喀什湖附近逐步堆積，加強為有5440gpm閉合低值中心的切斷低壓。貝加爾湖附近的冷渦繼續(xù)加強，影響范圍逐步增大，控制鄂霍次克海和東西伯利亞，中心值為-45℃和5000gpm，貝湖附近的橫槽開始逐步轉(zhuǎn)豎，引導(dǎo)地面蒙古的冷空氣開始大范圍東移南下，北方強冷空氣繼續(xù)向我國華北東北地區(qū)推進。青藏高原西側(cè)的南支槽逐步加深，并有槽后溫度槽配合，同時全國范圍內(nèi)500hPa等溫線亦十分密集，鋒區(qū)明顯加強，自北向南溫度梯度增大。

由圖3c可以看到，12日20：00，寒潮關(guān)鍵區(qū)蒙古中西部為一冷性高壓控制，海平面氣壓高壓中心值達(dá)1060hpa，貝加爾湖以西地區(qū)為溫度達(dá)-28℃的冷中心，地面冷鋒位于河北-河南-陜西-四川北部一線，并逐步向東移南壓影響盆地及華東地區(qū)。此時，南充市地面氣壓維持在1020hpa左右，溫度在4～5℃左右。13日20：00（圖3d），地面冷鋒已經(jīng)迅速移出四川盆地，盆地海平面氣壓場密集程度減小，氣壓梯度減小，南充市地面氣壓已迅速增強至1032.5hpa左右，24h氣壓增加達(dá)12.5hpa，氣溫降至0℃。15日20：00（圖略），貝湖以西的地面冷中心逐步減弱，中心氣溫有所升高，冷中心前側(cè)亦逐步出現(xiàn)溫度脊，地面0℃等溫線南壓至30°N以南。16日20：00（圖略），逐步轉(zhuǎn)為高空槽后偏北氣流控制，地面氣溫有所上升，強降溫及雨雪天氣結(jié)束。

2.2.2 過程Ⅱ環(huán)流形勢

過程Ⅱ?qū)儆趦刹垡患剐停ǖ功感停?，從圖3a為過程前48h（25日20：00）500hpa高度場和溫度場迭加圖，中高緯為兩槽一脊型，烏拉爾山高壓脊（阻塞高壓）發(fā)展旺盛，維持3d以上，并到達(dá)70°N以北，極渦分裂，脊前西北氣流引導(dǎo)極地冷空氣南下，在貝加爾湖及以東地區(qū)形成冷渦，中心強度-53℃，高脊南側(cè)為階梯槽，且溫度槽落后于高度槽，為發(fā)展槽，逐步在青藏高原和巴湖附近形成南支槽。26日20：00（圖3b），500hpa烏山高脊減弱，即將崩潰，貝湖橫槽東移南壓，有所轉(zhuǎn)豎，南支槽發(fā)展加深。影響南充市的降溫降雨天氣即將發(fā)生。

2018年28日20：00，500hpa橫槽轉(zhuǎn)豎東移，新疆-青海-陜西為階梯下槽東移南壓，與青藏高原南側(cè)的南支槽迭加影響南充市，產(chǎn)生明顯雨雪天氣，對降溫正反饋。700hpa，孟加拉灣到盆地南部為西南急流，最大風(fēng)速16m/s，南充市為急流左側(cè)的切變輻合區(qū)，動力水汽條件都較好；850hpa，南充市附近有切變線，東北路和偏東回流冷空氣共同迭加影響。地面冷空氣已經(jīng)到達(dá)華南，西伯利亞地區(qū)為1077hpa的冷高壓中心，攜帶冷空氣補充南下，形成副冷鋒，到達(dá)秦嶺北側(cè)，將于28日夜間逐步影響南充市，形成此次過程最明顯的雨雪天氣時段。30日20：00，南充市轉(zhuǎn)為弱脊前的偏西北氣流控制，南支系統(tǒng)減弱，此次強降溫天氣過程結(jié)束。

3 結(jié)論與討論

過程Ⅰ屬于L流型，過程Ⅱ?qū)儆诘功噶餍停?次過程均是寒潮天氣的典型形勢，500hpa冷渦和地面冷高壓強烈發(fā)展，但過程Ⅱ的中心強度明顯強于過程Ⅰ。

強冷空氣在寒潮關(guān)鍵區(qū)（蒙古）的堆積是寒潮爆發(fā)的關(guān)鍵，2次過程的冷空氣源地不同，南下路徑也不同。過程Ⅰ是以新地島以西和冰島以南的冷空氣為源地，分別從西北和偏西路徑到達(dá)關(guān)鍵區(qū)；過程Ⅱ是以新地島以東的冷空氣為源地，離北極更近，冷空氣中心強度更冷，堆積時間長，以超極地路徑到達(dá)關(guān)鍵區(qū)。

2次過程前期南充市地區(qū)氣溫持續(xù)升高，較歷史同期氣溫為正距平，寒潮爆發(fā)前的回暖是寒潮預(yù)報預(yù)警的重要指標(biāo)，在其他環(huán)境條件相當(dāng)?shù)那闆r下，回暖越強（溫度距平越大），降溫幅度越大，所以過程Ⅰ的降溫更強，達(dá)強寒潮標(biāo)準(zhǔn)。

明顯的降雨或雨雪天氣，可以對降溫產(chǎn)生正反饋效應(yīng)，2次過程都有明顯雨雪天氣。

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