近45年呼倫貝爾市極寒災(zāi)害天氣特征分析

烏尼爾 伊德爾呼

1.內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市氣象局；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)海拉爾區(qū)氣象局

近45年呼倫貝爾市極寒災(zāi)害天氣特征分析

烏尼爾 伊德爾呼

1.內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市氣象局；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)海拉爾區(qū)氣象局

基于呼倫貝爾市1971～2015年16個國家氣象觀測站日最低氣溫觀測資料，對呼倫貝爾市極寒天氣的時空分布特征及主要環(huán)流形勢進(jìn)行了統(tǒng)計分析。結(jié)果表明：呼倫貝爾市的極寒天氣出現(xiàn)在11月中旬至翌年的3月中旬，近45年中，發(fā)生極寒頻次最高的是1月（占57.5%)，其次是2月（占22.6%）；該地區(qū)的極寒天氣空間分布在日平均氣溫低于1℃的區(qū)域，并在時間序列上存在3個變化時期：20世紀(jì)70年代極寒多時期（平均65.8站次/年），20世紀(jì)80年代和21世紀(jì)00年代為極寒較多時期（平均39站次/年），20世紀(jì)90年代為極寒較少時期（平均26.8站次/年）；該地區(qū)的極寒強度是從2000年以后的15年中呈明顯加強趨勢。

極寒 時空變化 主要環(huán)流形勢 呼倫貝爾

一、引言

呼倫貝爾市是我國緯度最高、位置最北的地區(qū)之一，以興安嶺為分界線，主要氣候特點為，冬季嚴(yán)寒漫長、夏季溫良短促。極寒災(zāi)害每年都有發(fā)生，其中有些年份維持了半個月或以上的極寒天氣，引起全國的關(guān)注。例如2012年1月22日至2月1日連續(xù)11天的日最低氣溫低于-40℃的極寒天氣造成呼倫貝爾市陳巴爾虎旗境內(nèi)1000多人受災(zāi)，凍傷凍死50多頭牛，500多只羊。

通過對極寒天氣的時空分布特征分析，總結(jié)出發(fā)生的主要時間段、重點區(qū)域，這對于提高極寒天氣預(yù)報業(yè)務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)極寒災(zāi)害防御工作（對該地區(qū)制定供暖計劃、重大室外活動安排等）有很積極的意義。極寒天氣不比別的災(zāi)害天氣，在全國來講影響范圍較小，對其研究不多。本文為研究呼倫貝爾市極寒天氣特征，主要利用呼倫貝爾市近45年的日最低氣溫觀測資料，分析了時間變化、空間分布、極值的分布特征以及主要環(huán)流形勢，并總結(jié)出具體溫度預(yù)報的參考指數(shù)。為呼倫貝爾市極寒天氣的預(yù)報工作提供一定的參考指標(biāo)，為極寒天氣的落區(qū)預(yù)報提供宏觀上的氣候背景。

二、資料來源及統(tǒng)計

使用資料：應(yīng)用呼倫貝爾市16個氣象觀測站45年（1971～2015）的歷史觀測資料、呼倫貝爾市災(zāi)情專報和相關(guān)文獻(xiàn)提供的物理量指標(biāo)。

極寒日統(tǒng)計：日最低氣溫≤-40℃時記為單站極寒日（其中≤-45℃時進(jìn)行了單獨統(tǒng)計），統(tǒng)計了呼倫貝爾市16個氣象站45年的極寒日數(shù)。

極寒天氣過程：選取了影響范圍大，成片出現(xiàn)極寒天氣的16次典型過程進(jìn)行了分析。近45年中，共計發(fā)生過1902站次的極寒天氣（包括低于-45℃的極寒天氣98站次）。

三、極寒的基本規(guī)律

1.極寒的地域分布

（1）日最低氣溫極值分布特征。日最低氣溫極值分布來看（圖1a），呼倫貝爾市除了農(nóng)區(qū)的扎蘭屯市、那吉屯鎮(zhèn)和林區(qū)的博克圖鎮(zhèn)以外的地區(qū)日最低氣溫極值均低于-40℃，林區(qū)大部和牧區(qū)北部地區(qū)的日最低氣溫極值均低于-45℃。從出現(xiàn)極值的時間上來看，牧區(qū)多出現(xiàn)在00年代，林區(qū)和農(nóng)區(qū)是80年代較多。值得注意的是，從2000之后的15年發(fā)生了708站次，占總數(shù)的37.2%，不難看出，在全球氣候變暖背景下，呼倫貝爾市的極寒極值在近15年中不斷被刷新，強度在逐漸加強。從出現(xiàn)日極值的時間上來看，牧區(qū)和農(nóng)區(qū)多為1月上旬，林區(qū)則是2月上旬較多。

日最低氣溫極值和日平均氣溫的分布（圖1b）來看，日平均氣溫低于1℃的區(qū)域，日最低氣溫極值均低于-40℃。

（2）全市極寒天氣的的頻率特征。從極寒天氣的頻率來講（圖2a、b），頻率最高的是林區(qū)的圖里河鎮(zhèn)，45年中有652天，平均每年15天左右，持續(xù)時間最長的一次是在1990年的1月（13日～30日）連續(xù)18天的日最低氣溫低于-40℃。其次是根河市共482天，平均每年11天左右。牙克石市、拉布大林鎮(zhèn)、巴彥庫仁鎮(zhèn)、巴彥托海鎮(zhèn)等地是平均每年2～5天。農(nóng)區(qū)南部和林區(qū)南部的博克圖近45年沒有出現(xiàn)低于-40℃的極寒天氣。

2.極寒的年際變化

圖1 呼倫貝爾市日最低氣溫極值（a）、日平均氣溫（b）分布圖（1971～2015年）（單位℃）

圖2 呼倫貝爾市極寒天氣站次分布圖（a）、年平均分站次布圖（b）（1971～2015)(單位：次）

圖3 呼倫貝爾市低于-40℃極寒天氣的站次年際變化圖

根據(jù)16個觀測站的極寒站次統(tǒng)計，1971～2015年45年呼倫貝爾市低于-40℃極寒站次年際變化圖（圖3）可見，發(fā)生極寒的年際變化很大，有的年份都沒有產(chǎn)生極寒（1995年），但多的年份接近200站次，是平均值的5倍之多（45年平均值為42站次/年）。最多的是70年代，達(dá)到658站次，其中，僅1977年就發(fā)生了198站次，是近44年中的極值。其次是80年代和00年代，390站次左右，最少的是90年代，只有268站次，整體上呈減少趨勢，平均每年減少3站次左右。

低于-45℃的極寒天氣是在70年代和00年代最多，平均每十年30余站次，其中僅2001年就有19站次，最少的是90年代只有7站次，最低值出現(xiàn)在圖里河（2001年的2月5日）-49.6℃。自2000年以后的15年中發(fā)生過48站次低于-45℃的極端天氣，占總數(shù)的48%，不難看出雖然總體上出現(xiàn)遞減趨勢，但強度是明顯加強的。

3.極寒月際變化

呼倫貝爾市的低于-40℃的極寒主要出現(xiàn)在11月中旬至翌年的3月上旬。統(tǒng)計表明，45年中1月產(chǎn)生的極寒最多，達(dá)到1093站次，占總數(shù)的57.5%，其中下旬略多一些。其次是2月份，達(dá)到430站次，占總數(shù)的22.6%，其中上旬最多。排在第三的是12月，達(dá)到359站次，占總數(shù)的18.9%，主要集中在下旬。而3月上旬和11月中下旬發(fā)生的極寒站次較少，主要集中在林區(qū)北部的根河市和圖里河鎮(zhèn)。

呼倫貝爾市低于-45℃以下天氣的月際（旬）變化

低于-45℃的極寒天氣主要出現(xiàn)在12月中旬至翌年2月下旬，近44年中只有巴彥庫仁鎮(zhèn)、拉布大林鎮(zhèn)、根河市、圖里河鎮(zhèn)等四個站出現(xiàn)過100站次，平均每年出現(xiàn)2站次，出現(xiàn)頻率最高的是1月中旬。

4.極寒天氣環(huán)流形勢特征

降溫前24～48小時，在高緯度地區(qū)烏拉爾山阻塞高壓建立并維持，整個歐亞大陸形成西高東低的環(huán)流形勢，阻高前部的偏北氣流使極地的冷空氣不斷南下堆積。①在貝加爾湖地區(qū)形成強大的冷空氣堆，隨著系統(tǒng)的東移，整個蒙古地區(qū)基本都處在低值系統(tǒng)中，而且低值系統(tǒng)一直延伸到200hPa，在東移南下過程中影響呼倫貝爾市；②在130～140°E、50～60°N之間形成冷渦，而西北氣流不斷引導(dǎo)極地冷空氣南下，使得低渦不斷加深，維持少動，全市受極地冷空氣不斷補充南下的影響，持續(xù)長時間的低溫天氣；③極地冷空氣在偏北氣流引導(dǎo)下直接南下在110～140°E、50～60°N之間形成寬廣的低槽（冷渦），在南下過程中影響全市大部地區(qū)出現(xiàn)低溫天氣。

四、呼倫貝爾市極寒預(yù)報指標(biāo)

1.從極寒天氣發(fā)生的頻率來講，林區(qū)北部的根河市和圖里河鎮(zhèn)為平均11～15天/年，牧區(qū)北部地區(qū)次之，平均2～5天/年，而農(nóng)區(qū)南部和林區(qū)南部近45年中沒有出現(xiàn)過低于-40℃的天氣；

2.從極值的分布來看，牧區(qū)多出現(xiàn)在00年代，林區(qū)和農(nóng)區(qū)為80年代。分析數(shù)據(jù)顯示，37.2%的極值出現(xiàn)在2000年以后，在全球氣候變暖的背景下，該市最近15年極值紀(jì)錄不斷被刷新，尤其是近幾年受超強厄爾尼諾事件的影響，極寒強度明顯加強。

3.從年代分布變化來看，低于-40℃的極寒天氣最多的是70年代，平均每年65.8站次，而90年代是最少的，平均每年26.8站次，但從2011年開始有明顯上升趨勢。低于-45℃的極寒天氣是在70年代和00年代最多。

4.從月際分布變化來看，呼倫貝爾市的低于-40℃的極寒主要出現(xiàn)在11月中旬至翌年的3月上旬。57.5%的低溫天氣是在1月，其中下旬略多（受影響最為嚴(yán)重的牧區(qū)來講，90%的低溫天氣均在1月上旬）；其次是2月，主要集中在上旬。低于-45℃的極寒天氣主要出現(xiàn)在12月中旬至翌年2月下旬，近44年中巴彥庫仁鎮(zhèn)、拉布大林鎮(zhèn)、根河市、圖里河鎮(zhèn)等四個站出現(xiàn)過100站次，平均每年出現(xiàn)2站次，出現(xiàn)頻率最高的是1月中旬。

5.16 次極寒天氣過程總結(jié)得出的高度場和溫度場的參考指標(biāo)

低溫天氣強度預(yù)報因子 -4 5℃＜T≤-4 0℃ T≤-4 5℃5 0 0 h P a低值中心等值線（單位: 1 0 g p m） 5 1 6 ± 4 4 9 2～4 9 6 5 0 0 h P a冷中心等值線（單位:℃） -4 4 ± 2 ≤ -4 8 7 0 0 h P a低值中心等值線線（單位: 1 0 g p m） 2 7 6 ± 4 2 6 0～2 6 4 7 0 0 h P a冷中心等值線（單位:℃） -3 0 ± 2 ≤ -3 6 8 5 0 h P a低值中心等值線（單位: 1 0 g p m） 1 4 0 ± 4 1 2 4～1 2 8 8 5 0 h P a冷中心等值線（單位:℃） -2 8 ± 2 ≤ -3 2

6.影響極寒天氣的因素中不容忽視的的是對觀測站點的地形，在工作中發(fā)現(xiàn)，在鄰近地區(qū)，地形低的區(qū)域最低氣溫值會更低。

[1]顧潤源.內(nèi)蒙古預(yù)報員手冊[M].北京：氣象出版社, 2012:460-475.

[2]趙慧穎.內(nèi)蒙古呼倫貝爾市林木農(nóng)業(yè)氣候資源與區(qū)劃[M].北京：氣象出版社，2006:2-6.

[3]常昱.近40a呼倫貝爾市暴雨特征分析[J].暴雨災(zāi)害，2012，31（4）：380-383.