烏魯木齊市2018年11月12—13日低溫寒潮降雪天氣成因分析

安大維

摘要 利用常規(guī)資料、ECWMF數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品、FY2紅外云圖等資料對烏魯木齊市2018年11月一場持續(xù)性降雪降溫過程環(huán)流形勢、動力、能量診斷及數(shù)值預(yù)報檢驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行分析。此次天氣受東歐高壓脊緩慢東南移動，西伯利亞至中亞咸海一帶低槽東移南下影響，亞洲高壓中心前部向東南移動，冷暖氣流交界處相互作用加強(qiáng)，1 050 hPa高壓控制烏魯木齊地區(qū)，24 h內(nèi)降溫幅度達(dá)11.5℃，出現(xiàn)中雪級別以上天氣，引發(fā)寒潮。西伯利亞低槽是此次寒潮天氣的主要影響系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 烏魯木齊;低溫降雪;寒潮天氣;成因分析

中圖分類號：P458 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095–3305（2021）05–0076–02

寒潮是我國西北地區(qū)冬、春季常見的災(zāi)害性天氣之一。烏魯木齊市地處天山北坡，準(zhǔn)噶爾盆地南部，由于深處大陸腹地，距離海洋遠(yuǎn)，此地干旱少雨，寒暑變化劇烈，冬、春季冷空氣活動頻繁，常帶來大風(fēng)、降溫、降雪寒潮天氣[1-3]。烏魯木齊2018年11月12—14日出現(xiàn)了低溫寒潮降雪天氣。本次寒潮天氣過程影響范圍大，局部地區(qū)出現(xiàn)大到暴雪，最大降雪中心出現(xiàn)在新疆首府烏魯木齊市，此次低溫寒潮降雪造成路面結(jié)冰、電桿折斷、農(nóng)作物受凍嚴(yán)重，導(dǎo)致嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失[4]。針對此次寒潮降溫天氣過程的天氣實(shí)況、成因等進(jìn)行分析，以供開展此類天氣的預(yù)報工作提供參考[5]。

1 天氣實(shí)況

受強(qiáng)冷空氣影響，2018年11月12日下午開始烏魯木齊大部區(qū)域先后出現(xiàn)雨夾雪轉(zhuǎn)雪，48 h內(nèi)城區(qū)最低氣溫下降13.8℃，其余區(qū)最低氣溫下降8℃～11℃，累計降雪量達(dá)16.6 mm。12日白天至上午，烏魯木齊地區(qū)雨夾雪轉(zhuǎn)大雪，降雪深度達(dá)到6.3～12.8 mm;全疆大部普遍出現(xiàn)5級以上西北風(fēng)，13站風(fēng)力大于12級，極大風(fēng)速19.4 m/s，塔城地區(qū)托里縣加爾巴斯洪溝站瞬間極大風(fēng)速為50 m/s，全疆17個站出現(xiàn)沙塵暴，8個站出現(xiàn)強(qiáng)沙塵暴，4個站出現(xiàn)特強(qiáng)沙塵暴，最小能見度不足200 m;全疆過程降溫幅度在7.0℃～22.6℃，過程最低氣溫在-31.1℃～-6.4℃，13日最低氣溫降至-13.6℃，積雪深度達(dá)4～15 mm。新疆氣象臺2018年11月12日11：00發(fā)布寒潮黃色預(yù)警信號，其中青河、白楊溝、小渠子等26站（占全疆25%）達(dá)到單站寒潮標(biāo)準(zhǔn)，氣溫降幅大，冷空氣過后，本市大部地區(qū)平均氣溫降至0℃以下，對城市運(yùn)行、交通出行及電力輸送等影響較大，對牧業(yè)生產(chǎn)也有不利影響。

2 天氣成因

2.1 環(huán)流形勢分析

10日08：00，新疆國境線以北受深厚低渦控制，北疆受低渦底部偏西氣流影響。10日20：00，東歐脊和中亞低渦旋均向東南移動，渦底短波槽經(jīng)向度增大。受西南暖濕氣流影響，11日08：00（圖1a）東歐脊繼續(xù)東移，西西伯利亞利亞低槽中心移動至巴爾喀什湖附近。12日08：00（圖1b），東歐脊前偏北風(fēng)較強(qiáng)，西西伯利亞低槽前西風(fēng)帶鋒面活動增強(qiáng)，等高線密集且溫度槽落后高度槽，低壓槽中槽線隨高度傾斜方向與槽移動方向相反，高度槽加深，利于鋒生。烏魯木齊市降雪降溫于12日午后13：00開始。12日08：00，根據(jù)地面自動站數(shù)據(jù)及紅外云圖分析，北疆地區(qū)大部出現(xiàn)降雪天氣，西南東北向云帶出現(xiàn)在新疆北部邊境地區(qū)，12日20：00至次日20：00，東歐高壓脊向南回落至54°N附近，脊頂向東發(fā)展，西西伯利亞冷槽分裂為南北兩支，北部分向東北行進(jìn)，南部分則東移至南疆地區(qū)。隨著北部系統(tǒng)東移，13日烏魯木齊市降雪天氣趨于結(jié)束。

寒潮來臨前，位于東歐至里海北部的1 050 hPa高壓中心東移南伸，對應(yīng)冷鋒鋒區(qū)不斷南壓，12日上午11：00左右進(jìn)入烏魯木齊市附近，鋒區(qū)也隨之加強(qiáng)活動且東移，12日20：00進(jìn)入市區(qū)范圍內(nèi)，13日上午08：00后逐漸移出烏魯木齊地區(qū)，本地區(qū)降雪過程趨于結(jié)束。此時烏魯木齊市高壓達(dá)到1 050 hPa且伴有強(qiáng)烈降溫。12日20：00較前一日20：00降溫幅度達(dá)11.7℃。13日早08：00較12日早08：00降溫幅度達(dá)11.2℃。12日08：00至20：00溫度露點(diǎn)差顯示，0℃～4℃高濕區(qū)從西北國境線不斷向東南移動，烏魯木齊地區(qū)高濕區(qū)維持24 h，提供了充足的水汽。

2.2 動力和能量場分析

從此次天氣過程垂直速度場分析，12日04：00開始，氣流垂直運(yùn)動發(fā)展強(qiáng)烈，在烏魯木齊地區(qū)上游有-47 hPa/s強(qiáng)上升運(yùn)動中心，12日早8：00烏魯木齊地區(qū)垂直運(yùn)動-35 hPa/s，12日15：00 750 hPa高空層出現(xiàn)強(qiáng)垂直上升氣流區(qū)，為降雪天氣出現(xiàn)提供動力抬升條件。石河子至烏魯木齊一線達(dá)到-47～47 hPa/s，在南北兩側(cè)有強(qiáng)下沉運(yùn)動區(qū)，于40N°～45N°出現(xiàn)形似Ω型的動力性垂直環(huán)流圈，說明出現(xiàn)降雪區(qū)域冷暖空氣交換運(yùn)動強(qiáng)烈，暖濕空氣上升運(yùn)動區(qū)兩側(cè)干冷下沉氣流利于不穩(wěn)定能量釋放。12日8：00 750 hPa高空烏魯木齊偏西偏北地區(qū)被西南風(fēng)和偏西風(fēng)控制，風(fēng)速達(dá)15～19 m/s，烏魯木齊西北地區(qū)存在12.2 m/s的西南風(fēng)，并在該地區(qū)出現(xiàn)了風(fēng)向氣旋式輻合區(qū)，850 hPa烏魯木齊地區(qū)存在顯著的風(fēng)場輻合區(qū)，為大雪天氣出現(xiàn)提供了動力條件。通過分析烏魯木齊地區(qū)750 hPa和850 hPa假相當(dāng)位溫發(fā)現(xiàn)，12日8：00至13日8：00出現(xiàn)明顯能量釋放，750 hPa由25.8℃驟降至11.4℃，850 hPa由18.7℃驟降至2.2℃，能量大量釋放，說明強(qiáng)冷空氣入侵。12—13日寒潮天氣前后高低空形勢和渦度場反映，烏魯木齊地區(qū)位于正渦度前部和負(fù)渦度后部，正處于后側(cè)等壓梯度力最大處和槽前西南急流、850 hPa冷切變及地面冷鋒重合區(qū)域內(nèi)。在10日20：00，巴爾喀什湖附近250 hPa上存在50 m/s的急流，500 hPa上為35 m/s，750 hPa上為26 m/s。說明西南急流上一定強(qiáng)度正渦度向降雪區(qū)域輸送，有利于烏魯木齊地區(qū)上空低值系統(tǒng)和鋒面維持加強(qiáng)。

2.3 數(shù)值模式預(yù)報檢驗(yàn)

根據(jù)500 hPa高度場實(shí)況和ECMWF500 hPa高度場預(yù)報，東歐高壓脊引導(dǎo)西西伯利亞低壓渦旋逆轉(zhuǎn)，下側(cè)分出短波不斷向東南移動影響烏魯木齊地區(qū)，在移動過程中冷暖空氣交接面不斷增強(qiáng)且南壓，在12日下午烏魯木齊地區(qū)出現(xiàn)普遍降雪，20：00短波槽分裂為南北兩支，在帕米爾高原附近的短波槽東北收的過程中繼續(xù)影響烏魯木齊地區(qū)，從而導(dǎo)致烏魯木齊市12日下午至晚間降溫幅度大且普降雨雪。實(shí)況500 hPa高度場和預(yù)報高度場48 h內(nèi)一致。通過分析ECMWF細(xì)網(wǎng)格海平面氣壓場得知，12日20：00烏魯木齊地區(qū)高壓為1 035 hPa，13日20：00達(dá)到1 045 hPa，與實(shí)況大致相符。受明顯高壓控制，氣溫驟降，出現(xiàn)寒潮。從850 hPa溫度場預(yù)報看，10日20：00 48 h預(yù)報烏魯木齊地區(qū)降溫幅度為11.6℃，72 h繼續(xù)降溫3.6℃，降溫幅度達(dá)到15.2℃，與實(shí)況相符。13日晚間至次日凌晨降雪停止，過程中由于積雪輻射降溫，14日早晨氣溫達(dá)到最低。以20：00為初始場的預(yù)報模式場，從EC細(xì)網(wǎng)格格點(diǎn)時間和空間剖面分析可知：12日上午11：00高低空濕度增加，一直持續(xù)至次日上午10：00，低層輻合高空輻散的配置有利于降雪。本次過程ECMWF總降水累積預(yù)報烏魯木齊附近格點(diǎn)預(yù)報最大值為10 mm，模式總降水預(yù)報對實(shí)際降水落區(qū)的模擬較好，對降水量的模擬略低，但有一定的指導(dǎo)意義[6-9]。

3 結(jié)論

（1）本次低溫寒潮降雪天氣過程有良好的高低空配置，而且動力條件、不穩(wěn)定能量條件表現(xiàn)顯著，東歐漲脊，脊頂東伸導(dǎo)致西西伯利亞低壓槽南下，1 050 hPa高壓控制烏魯木齊地區(qū)且天氣變溫顯著，區(qū)域內(nèi)普降雨雪，有明顯的寒潮天氣特征。

（2）ECMWF細(xì)網(wǎng)格資料對此次寒潮天氣過程的高度場、海平面氣壓場、變溫、降雨量模擬較為準(zhǔn)確，對此類冷鋒降雪預(yù)報有較高的參考價值。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis on the Causes of Low Temperature Cold Wave Snowfall Weather in Urumqi on November 12-13， 2018

AN Da-wei （Xinjiang Meteorological Station， Urumqi， Xinjiang 830002）

Abstract Using conventional data， ECWMF numerical prediction products， FY2 infrared cloud image and other data， the circulation situation， dynamics， energy diagnosis and numerical prediction test products of a continuous snowfall cooling process in Urumqi in November 2018 were analyzed. The weather was affected by the slow southeast movement of the ridge of high pressure in Eastern Europe， the eastward and southward movement of the trough from Siberia to the Aral Sea in Central Asia， the southeast movement of the front part of the Asian high pressure center， the strengthened interaction between cold and warm air flow， the 1 050 hPa high pressure controlling Urumqi area， the cooling range reached 11.5℃ within 24 h， and the weather above moderate snow level appeared， causing cold wave. The Siberian trough is the main influence system of the cold wave.

Key words Urumqi; Low temperature and snowfall; Cold wave weather; Cause analysis