張家口2018年1月21—22日寒潮災害天氣分析

郝瑛 王新寧 王淼

摘要 針對2018年1月21—22日張家口出現(xiàn)的寒潮天氣過程，詳細分析了前期氣候背景和天氣演變過程中500 hPa與850 hPa形勢變化，以及地面冷高壓變化。結果表明：該次寒潮過程屬于橫槽轉豎型；降溫過程48 h的日平均氣溫降幅大于日最低氣溫的降幅，根本原因是降水造成下墊面相對濕度大以及夜間較多云量影響了輻射降溫，從而減小了最低氣溫的降幅；700 hPa垂直速度的大值下沉區(qū)加速了地面氣溫的急劇下降，是該次寒潮天氣的關鍵所在。另外，本地經驗指標的應用，再次證明了局地經驗指標的可行性。

關鍵詞 寒潮；橫槽轉豎；下沉速度區(qū)

中圖分類號：P458.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）04-021-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.04.008

Abstract The cold wave weather process occurred in Zhangjiakou city from January 21st to 22nd， 2018 was studied in this paper. By analyzing the previous climatic backgrounds， weather conditions of 500 hPa and 850 hPa layers and evolutions of the surface cold high pressure， the results showed that， the cold wave process was triggered by the revising of the transverse trough. The decrease of daily mean temperature was greater than that of the lowest temperature. That was fundamentally caused by the increase of surface relative humidity in rainy days and heat preservation at cloudy nights. In addition， the sinking motions at 700 hPa layer accelerated the sharp decline of the surface temperature， which was the key to this cold wave process. Moreover， the experiential index was useful for local cold wave forecasts.

KKey words Cold wave； Revising of transverse trough； Sinking motion area

寒潮是張家口市秋、冬、春季主要的災害性天氣之一，是規(guī)模較大、勢力較強的冷空氣活動，并伴有劇烈降溫和大風等天氣現(xiàn)象。根據(jù)最新河北省天氣預報手冊，單站寒潮標準為：某一地區(qū)冷空氣過境后，①日最低氣溫≤4℃；②該日日平均氣溫，24 h下降≥6℃；48 h下降≥8℃；日最低氣溫，24 h下降≥8℃；48 h下降≥10℃。滿足①且滿足②4種情況中的任一種情況，則定該站該日為寒潮[1]。另外，針對張家口的地形特征，有1/2以上（7個）區(qū)縣出現(xiàn)寒潮，即視為全區(qū)性寒潮天氣。

近年來，氣象工作者對寒潮天氣做了大量研究，朱晨玉等[2]和王遵婭等[3]對中國的寒潮天氣從時空分布上做了研究，樊明等[4]對華北降雪做了數(shù)值模擬和診斷分析，李向紅等[5]和王桂春等[6]對局地的降雪天氣做了探討，賈志奇等[7]和王新寧[8]就張家口出現(xiàn)的寒潮天氣做了分析研究并檢驗了一些預報經驗指標。筆者試圖通過對2018年1月張家口出現(xiàn)的一次寒潮過程進行分析，找出寒潮暴發(fā)的根本原因，并對一些本地的預報指標進行檢驗，以期為當?shù)氐暮碧鞖忸A報工作提供理論參考。

1 寒潮天氣事件概述

2018年1月21—22日張家口市出現(xiàn)了寒潮天氣過程，從表1可以看出，其中有9個區(qū)（縣）48 h日平均氣溫的降幅達到8℃以上，全市平均降溫9.3℃，蔚縣降溫幅度最大為15.3℃；有2個區(qū)（縣）48 h最低氣溫的降幅達到10℃以上，全市平均降溫7.8℃，蔚縣降溫幅度最大為13.5℃。

該次寒潮天氣過程48 h日平均氣溫降幅（-9.3℃）比48 h最低氣溫降幅（-7.8℃）大，而一般情況下，寒潮過程48 h的日最低氣溫降幅大于日最低氣溫降幅。究其原因，該次寒潮過程中出現(xiàn)了降水天氣，下墊面濕度較大，再加上天空云量較多，使得輻射降溫更為敏感的最低氣溫下降幅度小，從而導致該次寒潮過程48 h日平均氣溫降幅大于日最低氣溫降幅。

2 寒潮天氣過程分析

2.1 前期環(huán)流背景

從圖1可以看出，寒潮爆發(fā)前一周，有一高壓脊在新地島一直向南延伸（40°E～70°E），而冷空氣在東西伯利亞到中西伯利亞（50°N～80°N，90°E～160°E）一帶大量堆積，有利于后期的暴發(fā)。

2.2 高空形勢分析

2018年1月22日8：00，500 hPa高空圖顯示（圖2a），在東西伯利亞有一低渦，中心強度為4 920 gpm，從低渦中心附近到蒙古國境內有一準東西向橫槽。低渦西南部有-48℃冷中心，溫度槽落后于高度槽；700 hPa形勢與500 hPa相似，冷中心強度達到-40℃，河北上空等溫線有4根，比較密集，冷平流較強。到22日20：00，500 hPa高空圖顯示（圖2b），冷渦與-48℃冷中心基本維持在原來位置，500 hPa、700 hPa橫槽開始由橫轉豎，700 hPa -40℃冷中心有所南壓，等溫線仍然比較密集。20：00過后，高空槽迅速東移，張家口轉為高空西北氣流控制。850 hPa高空圖顯示（圖3），冷中心強度達到-32℃，河北附近達到8根等溫線/10個緯度，等溫線與等高線接近垂直，有強冷平流向河北輸送。

2.3 地面形勢分析

2018年1月21日14：00的地面圖顯示（圖4a），在51°N～54°N，100°E附近有強度為1 060 hPa的冷高壓中心，張家口位于地面冷鋒前，而西南方的山西、陜西北部有一強度為1 020 hPa的低壓中心。冷高壓中心以西北偏北路徑南下影響張家口市，到2018年1月21日20：00（圖4b）冷鋒移到張家口附近。受地面冷鋒影響，21日白天到夜間張家口出現(xiàn)了降水天氣，冷鋒后等壓線密集，氣壓梯度大。到2018年1月22日8：00，冷中心氣壓增大到1 065 hPa，也就是說冷空氣影響張家口期間，勢力逐漸增強是寒潮天氣爆發(fā)的主要原因。

2.4 物理量場分析

在700 hPa垂直速度場上，2018年1月22日8：00（圖5a）河北東部地區(qū)處于槽前上升區(qū)，其他地區(qū)處于槽后的下沉區(qū)，強冷空氣造成的強下沉氣流速度達到20 Pa/s。2018年1月22日20：00（圖5b），張家口處于0～20 Pa/s的下沉速度區(qū)，而西北部的蒙古國境內有1個40 Pa/s的下沉速度區(qū)。張家口所處的下沉速度區(qū)可以一直向上追溯到150 hPa。下沉氣流造成地面氣象要素變化的主要體現(xiàn)為降溫和大風天氣，查詢2018年1月22日地面資料發(fā)現(xiàn)，當天的日最大風速為6～10 m/s，并不是特別大，以降溫為主。所以強烈的下沉氣流是造成張家口出現(xiàn)寒潮天氣的又一個重要因素。

3 本地經驗指標檢驗

根據(jù)本地經驗判斷，滿足以下6項指標中任意4項便可預報寒潮天氣：①8：00 700 hPa位于90°E～110°E，40°N～50°N范圍的冷鋒區(qū)最強處≥3條等溫線/40°N 5個經度內；②8：00 700 hPa關鍵區(qū)（90°E～110°E，40°N～55°N）內，冷中心（舌）的最低溫度（Td）與張家口的溫度（T700）差≤-16℃（強寒潮≤-25℃）；③8：00 500 hPa關鍵區(qū)（90°E～110°E，40°N～55°N）的冷中心（舌）最低溫度≤-36℃（9—10月）；④14：00地面冷鋒距張家口市在10個經度以內；⑤14：00冷鋒后有ΔP3≥+2.0 hPa區(qū)；⑥14：00達蘭或烏蘭巴托ΔT24≥12℃。從中可以看出，“1.22”寒潮符合4項中指標，該經驗指標的優(yōu)點是預報準確率較高，缺點是不能準確表征寒潮的強弱。

4 寒潮天氣過程對比分析

表2為該次寒潮與同為橫槽轉豎型2013年10月13日寒潮的對比。從中分析可知，2018年1月22日寒潮源自新地島以東，2013年10月13日寒潮為新地島及冰島兩股冷空氣合并東移；兩者同為橫槽轉豎型；前者冷高壓中心強度為1 065 hPa，后者為1 046 hPa。從表3可以看出，2次寒潮都符合4項指標，但是2013年10月13日寒潮冷鋒和高壓系統(tǒng)移速先快后緩，故降溫幅度更大。

5 結論

（1）該次寒潮天氣過程48 h日平均氣溫降幅大于48 h日最低氣溫降幅，分析原因主要有：寒潮過程中出現(xiàn)了降水天氣，下墊面濕度大；寒潮過程中張家口各區(qū)縣的云量較多，輻射降溫不明顯，從而影響了最低氣溫的降幅。

（2）從高低空的天氣形勢和地面冷高壓變化分析，該次寒潮屬于橫槽轉豎型。

（3）150 hPa到850 hPa強烈的下沉運動，尤其是700 hPa下沉大值區(qū)，是造成張家口出現(xiàn)寒潮天氣的又一個重要因素。

（4）結合2013年10月出現(xiàn)的一次寒潮天氣，對本地經驗指標做對比分析，再次證明了局地經驗指標的可行性。

參考文獻

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[3] 王遵婭，丁一匯.近53年中國寒潮的變化特征及其可能原因[J].大氣科學，2006，30（6）：1068-1076.

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[8] 王新寧.張家口市2013年兩次寒潮天氣過程分析[J].農業(yè)災害研究，2017，7（3）：4-6，48.

責任編輯：劉赟