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        呼倫貝爾市冬季低溫災害時空分布特征及成因機理研究

        2021-09-09 12:52:32伊德爾呼黃文震楊保成李耀東
        現(xiàn)代農業(yè) 2021年3期
        關鍵詞:平流呼倫貝爾市呼倫貝爾

        伊德爾呼,黃文震,楊保成,李耀東

        (1.呼倫貝爾市海拉爾區(qū)氣象局,內蒙古 海拉爾 021008;2.呼倫貝爾市氣象局,內蒙古 海拉爾 021008)

        1 資料與方法

        1988~2000年普查及分析資料為NCEP數(shù)據(jù),2001~2017年普查及分析資料為MICAPS數(shù)據(jù),觀測資料選用常規(guī)氣象觀測資料,采用天氣學原理和天氣動力學診斷分析方法,對呼倫貝爾市1988年1月1日~2017年12月31日的冬季低溫災害天氣進行分析。

        2 呼倫貝爾地區(qū)冬季低溫災害標準

        呼倫貝爾市各地氣候差異較大,呼倫貝爾市氣象臺依據(jù)距平分析、聚類分析等方法,統(tǒng)計總結出本地區(qū)的低溫災害閾值。據(jù)此結論,將呼倫貝爾地區(qū)劃分為5個區(qū)域(圖1),其中II-1區(qū)與II-2區(qū)因在低溫氣候特征上表現(xiàn)較為接近,可將二者并為II區(qū)。

        圖1 低溫災害區(qū)域劃分

        表1 呼倫貝爾市各站冬季低溫災害閾值

        統(tǒng)計標準:每日≥6站達到低溫標準,記為一個低溫日;一個或連續(xù)幾個低溫日,記為一個低溫過程。

        3 冬季低溫過程統(tǒng)計

        1988年1月1日~2017年12月31日,呼倫貝爾地區(qū)出現(xiàn)低溫天氣過程115次,低溫日307 d,低溫天氣過程中共有2814站次達到低溫災害閾值,最低氣溫出現(xiàn)在圖里河(50434)站,2001年2月5日達到-49.6℃。

        表2 1988~2017年呼倫貝爾市低溫天氣過程達閾值站點統(tǒng)計

        在115次低溫天氣過程中,出現(xiàn)低溫日數(shù)最多的為圖里河(50434),共計302日,最少的為扎蘭屯(50639)共計37日。其中I區(qū)在220~302日,II區(qū)在99~251日,III區(qū)在77~154日,IV區(qū)在37~183日。

        4 天氣形勢分析

        4.1 高空形勢

        冬季低溫災害天氣過程中高空天氣形勢基本為冷渦型、冷槽型、橫槽型,在天氣形勢演變中,這幾種天氣形勢也會互相轉化(圖2)。

        圖2 冷渦轉化為橫槽

        4.2 地面形勢

        通過對低溫日的地面場分析,地面形勢場上呼倫貝爾地區(qū)基本位于低壓后高壓前或高壓區(qū),氣壓差約在2.5~20.0 hPa,其中5.0~12.5 hPa出現(xiàn)的頻率較高(圖3)。

        圖3 呼倫貝爾地區(qū)地面氣壓場氣壓差分布頻率

        5 要素場分析

        5.1 溫度場

        從各層的溫度場可以看出,低溫天氣的溫度場基本為低溫區(qū)、溫度槽的形式(圖4)。極地或西伯利亞冷空氣沿引導氣流輸送至呼倫貝爾地區(qū),受低渦或低槽的影響,冷空氣在本地區(qū)聚集,導致低溫天氣產生。

        圖4 呼倫貝爾地區(qū)850 hPa溫度場分布

        5.2 風場

        低層風場以偏西風、西北風為主,風速約2~8 m/s。地面風場基本相似,系統(tǒng)影響期間以偏西風、西北風為主,牧區(qū)因地形影響風速略大,其余地區(qū)風速多在2~6 m/s。

        6 物理量場

        6.1 相對濕度

        在冬季低溫天氣過程中,因氣溫較低,飽和水汽壓低,水汽的絕對含量較少也能接近飽和,相對濕度值一般較高,對低溫預報的表現(xiàn)不明顯。

        6.2 垂直速度

        分析低溫天氣的垂直速度場,呼倫貝爾大體為下沉運動或弱的上升運動(圖5)。

        圖5 呼倫貝爾地區(qū)700 hPa、850 hPa垂直速度場分布

        6.3 溫度平流

        溫度平流場一般表現(xiàn)為冷平流,如果前期冷平流較強,即使后期出現(xiàn)暖平流,氣溫上升幅度小,低溫天氣仍能維持(圖6)。

        圖6 呼倫貝爾地區(qū)700 hPa、850 hPa溫度平流場分布

        圖7 紅外云圖

        7 衛(wèi)星云圖

        低溫天氣過程中常表現(xiàn)為系統(tǒng)云系,以中高云為主。

        8 天氣形勢的預報著眼點

        高空圖上應重點關注冷高壓的生消、強度及持續(xù)時間。冷高壓生成,則極端低溫天氣出現(xiàn);冷高壓發(fā)展越強,表明冷空氣勢力越強,則極端低溫天氣強度越強;環(huán)流形勢穩(wěn)定,則冷高壓將維持較長時間,極端低溫天氣將隨之維持。500 hPa高空場上呼倫貝爾基本位于冷渦或冷槽后部,位勢高度值接近或低于516 dagpm,則呼倫貝爾地區(qū)出現(xiàn)低溫天氣的概率較大。對于地面形勢場分析,主要通過對低溫日的地面場分析,地面形勢場上呼倫貝爾地區(qū)基本位于低壓后高壓前或高壓區(qū)影響,氣壓差約在2.5~20.0 hPa,其中5.0~12.5 hPa出現(xiàn)的頻率較高。

        從各層的溫度場分析得出,低溫天氣的溫度場基本為低溫區(qū)、溫度槽的形式。極地或西伯利亞冷空氣沿引導氣流輸送至呼倫貝爾地區(qū),受低渦或低槽的影響,冷空氣在本地區(qū)聚集,導致低溫天氣產生。500 hPa溫度場上等溫線接近或低于-40℃;700 hPa溫度場在-28~-32℃等溫線范圍內,850 hPa溫度場為-24~-28℃等溫線范圍內極易出現(xiàn)低溫天氣。

        從風場分析,低層風場以偏西風、西北風、偏北風為主。地面風場基本相似,系統(tǒng)影響期間以偏西風、西北風為主,牧區(qū)因地形影響風速略大。

        低溫天氣出現(xiàn)時,850 hPa風速約在4~10 m/s左右,925 hPa風速約在2~6 m/s左右,地面約在2~4 m/s或靜風。

        9 物理量定量預報指標

        相對濕度:在冬季低溫天氣過程中,因氣溫較低,飽和水汽壓低,水汽的絕對含量較少也能接近飽和,相對濕度值一般較高,對低溫預報的表現(xiàn)不明顯。

        垂直速度:分析低溫天氣的垂直速度場,呼倫貝爾大體為下沉運動或弱的上升運動,一般850 hPa或700 hPa的下沉運動在(4~12)×10-3hPa/s之間易于低溫天氣出現(xiàn)。

        溫度平流:溫度平流場一般表現(xiàn)為冷平流,如果前期冷平流較強,即使后期出現(xiàn)暖平流,氣溫上升幅度小,低溫天氣仍能維持,850 hPa、700 hPa的冷平流一般在(-6~-18)×10-5℃/S這一區(qū)域內利于低溫天氣出現(xiàn)。詳細預報指標見表3。

        表3 呼倫貝爾市低溫天氣過程預報指標匯總表

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