周志花，鄒逸航，張 璐，高韶勃

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象臺(tái)；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

1 實(shí)況總結(jié)

1.1 降雪實(shí)況

2020年2月13日08時(shí)至15日08時(shí)，全區(qū)12個(gè)盟市的68個(gè)旗縣共79個(gè)站出現(xiàn)降雪，降雪量0.1mm～12.0mm(見(jiàn)圖1a)。暴雪(>10mm)出現(xiàn)在包頭市、錫林郭勒盟和赤峰市3個(gè)盟市，最大降雪站點(diǎn)為錫林郭勒盟正藍(lán)旗12mm；其他暴雪站點(diǎn)為包頭市的滿都拉站和赤峰市的克什克騰旗、喀喇沁旗、赤峰、崗子、林西縣等共6個(gè)氣象站。大雪(5.0mm～9.9mm)集中出現(xiàn)在錫林郭勒盟、赤峰市和通遼市的西北部地區(qū)。全區(qū)共有69個(gè)站出現(xiàn)積雪，降雪地區(qū)幾乎全部出現(xiàn)了積雪，積雪主要分布在西部偏東、中部及東部偏北地區(qū)(見(jiàn)圖1b)，積雪最深處為27cm，出現(xiàn)在興安盟阿爾山市和呼倫貝爾牙克石市。受降雪影響，阿拉善盟東部、巴彥淖爾市北部和中部、包頭市北部、呼和浩特市北部、烏蘭察布市、錫林郭勒盟、赤峰市、通遼市、興安盟等9個(gè)地區(qū)出現(xiàn)了不同程度的道路結(jié)冰。

(a) (b)

(a) (b)

1.2 降溫以及大風(fēng)實(shí)況

2020年2月13日08時(shí)至15日08時(shí)，全區(qū)119個(gè)國(guó)家站中共86個(gè)站出現(xiàn)48h8℃及以上降溫，達(dá)到寒潮。其中，最大降溫出現(xiàn)在呼和浩特市的清水河縣為19.9℃(見(jiàn)圖2a)。3個(gè)站出現(xiàn)16℃以上的降溫，分別為錫林郭勒盟朱日和16.6℃、阿拉善盟阿左旗17.2℃和呼和浩特市清水河縣19.9℃；全區(qū)12個(gè)盟市共29個(gè)站出現(xiàn)12℃以上的降溫。28個(gè)站出現(xiàn)10℃以上的降溫。26個(gè)站出現(xiàn)8℃以上的降溫。全區(qū)平均降溫10℃左右。7個(gè)盟市的13個(gè)旗縣共17個(gè)站出現(xiàn)8級(jí)大風(fēng)，最大風(fēng)速在17.2m/s～23.2m/s之間(見(jiàn)圖2b)，風(fēng)速最大點(diǎn)為錫林郭勒盟阿巴嘎旗站為23.2m/s。7級(jí)大風(fēng)(13.9m/s～17.1m/s)全區(qū)12個(gè)盟市均有出現(xiàn)。6級(jí)大風(fēng)主要分布在阿拉善盟大部、鄂爾多斯市北部和錫林郭勒盟北部，其他地區(qū)分散出現(xiàn)。

2 寒潮過(guò)程成因分析

2.1 冷空氣形成機(jī)制

2.1.1 500hPa高空形勢(shì)場(chǎng)分析。 寒潮爆發(fā)前，2020年2月13日08時(shí)500hPa高空?qǐng)D上可以看到，極渦穩(wěn)定位于亞洲北部，中心溫度達(dá)到-44℃，亞歐大陸整體呈現(xiàn)兩槽一脊形勢(shì)，貝加爾湖地區(qū)存在冷渦，中心溫度低于-40℃，為冷空氣的爆發(fā)積蓄了溫度條件。冷渦向西南方向伸出一個(gè)槽，延伸到我國(guó)新疆北部，整體中高緯度環(huán)流經(jīng)向度特別大，槽線近乎是橫槽。橫槽逐漸轉(zhuǎn)豎，槽后偏北引導(dǎo)冷空氣南下，到14日08時(shí)冷中心已經(jīng)移動(dòng)到阿拉善盟北部(見(jiàn)圖3)。

(a) (b)

(a) (b)

2.1.2 地面環(huán)流分析。2020年2月13日08時(shí)，貝加爾湖附近有3個(gè)分裂的冷高壓，最大中心高壓達(dá)到1 050hPa，最低氣溫達(dá)到-32℃，實(shí)現(xiàn)了寒潮冷空氣的初步積累。到14日08時(shí)，分裂的高壓中心已經(jīng)合并為一個(gè)冷高壓，高壓中心隨之加強(qiáng)，達(dá)到1 070hPa，冷中心氣溫達(dá)到-36℃，冷空氣的堆積發(fā)展達(dá)到鼎盛(見(jiàn)圖4)。

2.2 大風(fēng)以及降溫成因分析

貝加爾湖附近幾個(gè)分裂的冷高壓合并加強(qiáng)，高壓最強(qiáng)盛時(shí)，中心值達(dá)到1 070hPa。冷空氣使得貝加爾湖至蒙古國(guó)的高壓不斷加強(qiáng)，地面冷高壓前等壓線不斷加密，氣壓梯度不斷加大，地轉(zhuǎn)風(fēng)強(qiáng)，這也是造成內(nèi)蒙古自治區(qū)在此次寒潮過(guò)程西部以及中部偏北出現(xiàn)大風(fēng)的原因。

寒潮天氣過(guò)程溫度的變化主要取決于三點(diǎn)：①寒潮過(guò)程前期由于高壓脊影響造成的溫度回暖；②非絕熱加熱的作用的影響；③冷平流的影響。此次寒潮過(guò)程前期，自11日內(nèi)蒙古地區(qū)就已經(jīng)受到弱冷空氣影響，溫度已經(jīng)出現(xiàn)小幅度下降。此外此次寒潮過(guò)程同時(shí)伴有降雪過(guò)程，云蓋的影響會(huì)降低非絕熱加熱的作用，所以此次溫度驟降主要是由于大范圍的強(qiáng)烈的冷平流造成的。隨著橫槽逐漸轉(zhuǎn)豎，冷空氣隨著操后西北氣流南下，達(dá)到內(nèi)蒙古地區(qū)，由2月13日850hPa溫度平流可以看出，2月13日整個(gè)內(nèi)蒙古自治區(qū)均處于冷平流控制之下，西部偏東和東部偏西地區(qū)冷平流最強(qiáng)，中心值達(dá)到18-21·10-5K s-1，隨后向東繼續(xù)移動(dòng)，造成了內(nèi)蒙古地區(qū)自西向東的溫度大范圍下降(見(jiàn)圖5)。

圖5 2020年2月13日850hPa溫度平流(單位：10-5Ks-1)

2.3 降雪成因

2.3.1 環(huán)流場(chǎng)分析。分析2020年2月13日20時(shí)500hPa高空形勢(shì)場(chǎng)可以看到高壓脊線在99°～100°E之間，且較為穩(wěn)定，冷空氣沿前偏北氣流向南移動(dòng)進(jìn)入內(nèi)蒙古。冷渦中心已經(jīng)移動(dòng)到內(nèi)蒙古自治區(qū)西部偏北地區(qū)，內(nèi)蒙古中西部地區(qū)整體處于槽前西南氣流控制中，且南支槽發(fā)展較好，有利于將南方暖濕氣流帶入內(nèi)蒙古地區(qū)，實(shí)現(xiàn)南北氣流交換，700hPa環(huán)流形勢(shì)與500hPa類似，在內(nèi)蒙古西部地區(qū)存在明顯的偏北氣流和偏南氣流風(fēng)切變。在850hPa上，內(nèi)蒙古中部出現(xiàn)明顯低值中心，冷暖空氣交匯明顯(見(jiàn)圖6)。

(a) (b)

(a) (b)

2.3.2 診斷場(chǎng)分析。 由于受到南支波動(dòng)的影響，暖濕氣流隨著偏南風(fēng)進(jìn)入內(nèi)蒙古地區(qū)，由2020年2月13日850hPa相對(duì)濕度分布圖可以看到，內(nèi)蒙古大部地區(qū)的相對(duì)濕度都超過(guò)了70%，其中，中部地區(qū)超過(guò)了80%。從比濕條件來(lái)看，由此低層較好地水汽條件為此次寒潮降雪提供了濕度條件(見(jiàn)圖7)。

由2020年2月13日850 hPa渦度場(chǎng)可以看出，內(nèi)蒙古大部分地區(qū)處于正渦度區(qū)，渦度大值中心在中部偏南地區(qū)，超過(guò)了2.5·10-5s-1，低層正渦度有利于低層輻合上升運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，為此次寒潮降雪過(guò)程的產(chǎn)生提供了良好的動(dòng)力條件(見(jiàn)圖8)。

3 模式預(yù)報(bào)效果

對(duì)比2020年2月13日08時(shí)至2月14日08時(shí)，全區(qū)降雪與各模式降雪預(yù)報(bào)情況來(lái)看，各家模式對(duì)小雪和中雪的落區(qū)的預(yù)報(bào)均把控較準(zhǔn)。但EC對(duì)大雪落區(qū)的預(yù)報(bào)略西，Grapes對(duì)赤峰市西部大雪存在漏報(bào)情況，GFS對(duì)大雪落區(qū)預(yù)報(bào)相對(duì)較為準(zhǔn)確(見(jiàn)圖9)。

圖8 2020年2月13日850Pa渦度場(chǎng)(單位：10-5 s-1)

(a) (b)

(a) (b)

對(duì)比2020年2月14日08時(shí)至2月15日08時(shí)，全區(qū)降雪與各模式降雪預(yù)報(bào)情況來(lái)看，各家模式對(duì)東北部小雪均存在漏報(bào)現(xiàn)象，EC模式對(duì)中雪落區(qū)的預(yù)報(bào)較為準(zhǔn)確，Grapes和GFS都對(duì)中雪落區(qū)的預(yù)報(bào)均偏西，另外三家模式對(duì)大雪落區(qū)均存在明顯漏報(bào)現(xiàn)象(見(jiàn)圖10)。

4 服務(wù)效果

針對(duì)這次過(guò)程內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象臺(tái)在2月11日就發(fā)布了氣象預(yù)報(bào)信息指出全區(qū)大范圍的降溫以及西部偏東及以東的大范圍降雪過(guò)程，12日又跟進(jìn)發(fā)布了重要?dú)庀髨?bào)告。氣象自治區(qū)氣象局于2月13日09時(shí)啟動(dòng)重大氣象災(zāi)害(寒潮、暴雪)Ⅲ級(jí)預(yù)警響應(yīng)的命令。針對(duì)此次過(guò)程，內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象臺(tái)發(fā)布寒潮藍(lán)色預(yù)警信號(hào)2期、大風(fēng)藍(lán)色預(yù)警信號(hào)1期、暴雪藍(lán)色預(yù)警信號(hào)1期、暴雪黃色預(yù)警信號(hào)1期和道路結(jié)冰黃色預(yù)警信號(hào)3期，共計(jì)8份氣象預(yù)警信息產(chǎn)品。此次寒潮過(guò)程影響強(qiáng)度較大，范圍較廣，整體預(yù)報(bào)以及預(yù)警的發(fā)布較為及時(shí)，有比較好的服務(wù)效果。