永登縣寒潮天氣特點(diǎn)及2017年10月7～9日寒潮天氣過程分析

施杰林 陳愛萍

摘要 在探討永登縣低溫寒潮天氣特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用氣象資料和數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，進(jìn)一步對永登縣2017年7—9日寒潮天氣發(fā)生過程和物理量場因素進(jìn)行簡要分析。結(jié)果顯示，此次寒潮天氣過程是由于大氣環(huán)流調(diào)整過程中烏拉爾山阻塞高壓不連續(xù)后退，橫槽轉(zhuǎn)豎導(dǎo)致寒潮天氣爆發(fā)。加之地面冷高壓和西伯利亞低渦增強(qiáng)南下對寒潮爆發(fā)產(chǎn)生一定推動作用，高空急流、垂直速度和溫度平流也有較好對應(yīng)關(guān)系，使冷空氣不斷堆積，出現(xiàn)寒潮。

關(guān)鍵詞 永登縣;寒潮天氣;成因分析;特點(diǎn)

中圖分類號：P458.122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2020）04-0-02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.04.051

寒潮天氣過程是一種大規(guī)模強(qiáng)冷空氣活動過程，常伴隨大風(fēng)、降溫，有時伴以雨雪、霜凍天氣出現(xiàn)。寒潮天氣標(biāo)準(zhǔn)是該地區(qū)日最低氣溫24 h內(nèi)降溫幅度≥8℃，或48 h內(nèi)降溫幅度≥12℃，且該地區(qū)最低氣溫下降至4℃以下。寒潮到來產(chǎn)生諸多災(zāi)害性天氣，給當(dāng)?shù)厝嗣駧韲?yán)重?fù)p失[1]。對中國寒潮產(chǎn)生影響的三個冷空氣源地分別是新地島以西北冰洋洋面，約占寒潮總次數(shù)的40%;冰島以南大西洋洋面，由于此源地溫度較高，寒潮強(qiáng)度偏弱，約占總次數(shù)的33%;新地島以東北冰洋洋面，源于此處的寒潮強(qiáng)度一般，約占總次數(shù)18%。寒潮入侵永登縣路徑一般是經(jīng)源地而來的冷空氣在西伯利亞中部地區(qū)（70°～90°E，43°～65°N）（西伯利亞中部被稱為寒潮關(guān)鍵區(qū)）得到積累勢力大增，然后經(jīng)關(guān)鍵區(qū)南下至新疆、青海、西藏東南部，再影響到西北甘肅永登地區(qū)。

1 永登縣寒潮天氣特點(diǎn)

永登縣寒潮天氣主要發(fā)生于2、5、10、11月，這些時段發(fā)生寒潮次數(shù)占總次數(shù)70%左右。寒潮主要類型有西北類和橫槽類。在過渡性季節(jié)的5、10、11月多寒潮，冬季相對較少。原因是春季時由冬向夏過渡，此時西風(fēng)急流勢力逐漸北退，中緯度環(huán)流由冬季盛行的3波環(huán)流向夏季盛行的4波環(huán)流過渡，能量層處于不穩(wěn)定狀態(tài)加上高緯度不斷分裂的小槽攜帶冷空氣南下，西風(fēng)帶移動性槽脊增多，寒潮頻發(fā)。而秋季西風(fēng)急流南壓加強(qiáng)，中緯度出現(xiàn)4波環(huán)流向3波環(huán)流過渡的現(xiàn)象，寒潮容易出現(xiàn)在高空急流南壓階段。而冬季是東亞地區(qū)西風(fēng)急流中心強(qiáng)度最強(qiáng)最穩(wěn)定的季節(jié)，高空呈穩(wěn)定3波脊槽型，長波槽脊尺度最大，強(qiáng)度最強(qiáng)最穩(wěn)定，因此冬季寒潮出現(xiàn)頻次沒有春秋高。此外，寒潮來臨前一般會有明顯溫度上升階段，前期暖平流越強(qiáng)、阻塞高壓越強(qiáng)、維持時間越長，冷槽前后正負(fù)差值就越高，溫度變化幅度就越大，日后寒潮爆發(fā)強(qiáng)度越大[2]。

2 2017年10月7～9日寒潮天氣過程分析

2.1 環(huán)流背景

分析2017年9月10日的500 hPa平均高度場可知，極渦位置在東半球，分別在歐洲地區(qū)和太平洋西岸有兩個明顯的槽，兩槽之間的亞歐中高緯度地區(qū)為多緯向波動環(huán)流。次日距平圖上顯示高緯度為負(fù)距平地區(qū)，而低緯度為正距平。這表明在寒潮天氣爆發(fā)之前冷暖空氣緯向交流不活躍，導(dǎo)致冷空氣在西伯利亞中部集聚。在9月下旬，高緯度地區(qū)仍為負(fù)距平，中緯度地區(qū)仍為正距平，說明冷空氣集聚仍在持續(xù)。此次寒潮出現(xiàn)在歐亞環(huán)流形勢由緯向多波動型向一脊一槽型轉(zhuǎn)變過程中，是高緯度積累冷空氣南下侵襲的結(jié)果，類型為經(jīng)向型，是由亞洲橫槽轉(zhuǎn)豎所引發(fā)。

2.2 孕育階段

2017年9月28日，新地島以東喀拉海附近出現(xiàn)一個冷渦，中心強(qiáng)度達(dá)510位勢什米，溫度為-45℃左右。在加拿大附近北冰洋洋面出現(xiàn)極地渦旋繞泰梅爾半島移動。10月3日兩渦旋在泰梅爾半島附近匯合勢力大增，形成了冷渦加小槽系統(tǒng)，該系統(tǒng)南下是造成日后永登寒潮重要因素。10月2日—6日，烏拉爾山阻塞高壓不斷發(fā)展，脊前偏北氣流引導(dǎo)極地冷空氣南下，在冷平流助推下，低壓槽呈南向發(fā)展趨勢。10月3—4日，低壓槽向南加深且形成橫槽。500 hPa上，在10月4—5日，高空鋒面區(qū)已開始加強(qiáng)并有南壓走向，10月5日冷渦中心溫度已達(dá)-48℃，低壓槽勢力開始入侵新疆北部，給北疆帶來降溫。隨著西伯利亞低渦發(fā)展，極地冷空氣也不斷南下，推動寒潮天氣爆發(fā)。早在10月2日，新地島以南地區(qū)已出現(xiàn)一個較強(qiáng)地面冷高壓，伴隨高空槽發(fā)展，地面冷高壓勢力迅速壯大且南下，在3日20∶00左右已進(jìn)入北疆，且東段仍在東進(jìn)，中心強(qiáng)度達(dá)1 054 hPa。

2.3 寒潮爆發(fā)過程

2017年10月7日，有小槽在新疆北部急劇發(fā)展，隨著西伯利亞低渦移動，此小槽也隨之南下。從7日開始，烏拉爾山阻塞高壓開始削弱后退，和前者一同推動冷空氣快速南下，促使橫槽轉(zhuǎn)豎，寒潮爆發(fā)。

7日08時，冷空氣已進(jìn)入甘肅河西地區(qū)，20∶00冷鋒已位于甘肅中部一帶。隨著地面冷鋒系統(tǒng)東進(jìn)南下，地面冷高壓也由烏拉爾山北部向東南移動，在7日21∶00移動至巴爾喀什湖附近，且勢力不斷增強(qiáng)（圖1a）。8日08∶00冷高壓中心已移動至蒙古高壓西部且盤踞于此，中心強(qiáng)度達(dá)1 070 hPa，開始不斷分裂冷空氣團(tuán)南下。在8～10日，甘肅河西地區(qū)維持了一個強(qiáng)度在1 050—1 060 hPa的冷高壓中心，甘肅省大部分地區(qū)包括永登縣都出現(xiàn)寒潮（圖1b）。

3 物理量場分析

3.1 溫度平流分析

10月6日，新疆東部和甘肅河西地區(qū)仍處于暖平流控制范圍，從7日08∶00開始，這一地區(qū)已轉(zhuǎn)變?yōu)槔淦搅?，中心?qiáng)度為-27×10-6℃/s，20∶00，冷平流中心強(qiáng)度增至-45×10-6℃/s，且中心較先前位置東移。8日08∶00，冷平流中心繼續(xù)向東南移動，但冷高壓中心此時已經(jīng)分裂為兩個，強(qiáng)度分別為-27×10-6℃/s，-35×10-6℃/s。從溫度平流垂直結(jié)構(gòu)來看，冷平流中心在700 hPa，冷空氣主要集中在低層，此次降溫幅度十分明顯有低層冷平流加持作用。

3.2 高空急流和垂直速度分析

高空急流在10月6～7日主要表現(xiàn)為南下和轉(zhuǎn)向，表示極鋒鋒區(qū)南下和轉(zhuǎn)向東移。高空急流還激發(fā)了次級環(huán)流上升區(qū)出現(xiàn)在急流入口區(qū)右側(cè)和出口區(qū)前側(cè)。10月6日，新疆北部也有一急流中心，中心風(fēng)速達(dá)到54 m/s，呈東西走向。7日08∶00，急流中心向東南移動至新疆東部至河西走廊一帶，且中心風(fēng)速加強(qiáng)至60 m/s以上，此后，急流中心不斷東移，中心強(qiáng)度也在增強(qiáng)。7日20∶00，急流軸位于新疆東部至內(nèi)蒙古北部一帶，中心風(fēng)速達(dá)到70 m/s?？梢娢黠L(fēng)帶高空急流在東進(jìn)過程中有加速現(xiàn)象，其主要原因是冷空氣積累導(dǎo)致大氣斜壓性加大。在寒潮孕育和爆發(fā)初期，低壓槽從低層到高層是一致較強(qiáng)上升運(yùn)動，最大上升運(yùn)動層在500 hPa，與此對應(yīng)槽后有較強(qiáng)下沉運(yùn)動。

3.3 地面氣壓梯度分析

2017年10月7日01∶00左右，貝加爾湖至北疆一帶出現(xiàn)了一條東北—西南走向的帶狀海平面氣壓梯度大值區(qū)，中心氣壓梯度約為27×10-3 hPa/km，且大值區(qū)位置基本穩(wěn)定于此。7日18∶00，中心區(qū)氣壓梯度增至46×10-3? hPa/km，帶狀中心位于天山北側(cè)和阿爾泰山西部。北疆地區(qū)最大值中心表明冷空氣在此積壓，氣壓梯度增大。氣壓梯度越大則表明冷空氣堆積強(qiáng)度和推進(jìn)力度越大，且大風(fēng)降溫幅度也與氣壓梯度息息相關(guān)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王玉紅.酒泉地區(qū)寒潮天氣特征及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2019（9）：188-189.

[2] 牛麗娟，闕龍凱.張掖市特強(qiáng)寒潮天氣過程分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2019（12）：195，198.

責(zé)任編輯：黃艷飛