呼倫貝爾市一次強(qiáng)寒潮天氣過(guò)程分析

摘要利用常規(guī)觀測(cè)資料及數(shù)值模式產(chǎn)品，采用天氣學(xué)診斷分析方法，對(duì)2014年11月26～27日呼倫貝爾市強(qiáng)寒潮天氣過(guò)程進(jìn)行分析、總結(jié)。結(jié)果表明，此次強(qiáng)寒潮天氣過(guò)程是一次典型的橫槽轉(zhuǎn)豎型寒潮過(guò)程；極渦亞洲一側(cè)強(qiáng)度偏強(qiáng)，引導(dǎo)極地冷空氣不斷南下堆積形成橫槽，烏山阻高迅速建立、崩潰致使橫槽轉(zhuǎn)豎從而引導(dǎo)冷空氣南下東進(jìn)，產(chǎn)生劇烈的降溫；黑海-里海地面高壓發(fā)展強(qiáng)盛，向東伸展形成強(qiáng)盛的冷高壓，并導(dǎo)致貝湖氣旋分裂演變?yōu)闁|北低壓，高低壓之間強(qiáng)大的氣壓梯度力導(dǎo)致大風(fēng)的產(chǎn)生；在前期強(qiáng)烈升溫的基礎(chǔ)上，冷平流導(dǎo)致氣溫驟降，低層弱上升運(yùn)動(dòng)起到了輔助降溫的效果。

關(guān)鍵詞寒潮；降溫；診斷分析

中圖分類(lèi)號(hào)S426文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2015）05-185-05

作者簡(jiǎn)介付亞男（1987- ），男，山東棗莊人，助理工程師，從事天氣預(yù)報(bào)工作。

收稿日期2014-12-23

寒潮天氣過(guò)程是極地或高緯度地帶強(qiáng)冷空氣向南暴發(fā)的過(guò)程，以劇烈的降溫為主要特征，同時(shí)往往伴有大風(fēng)、沙塵暴和暴雪等災(zāi)害性天氣，能引發(fā)多種嚴(yán)重的氣象災(zāi)害，對(duì)農(nóng)業(yè)、牧區(qū)、工業(yè)、交通運(yùn)輸及人民生活均有很大影響。因此，及時(shí)準(zhǔn)確地做好寒潮天氣預(yù)報(bào)至關(guān)重要[1]。

呼倫貝爾市地處祖國(guó)北部邊疆（115°31′～126°04′E、47°05′～53°20′N(xiāo)），面積25.3萬(wàn)km2，境內(nèi)共有16個(gè)區(qū)域站、177個(gè)自動(dòng)站。寒潮天氣是呼倫貝爾市冬春季節(jié)較為常見(jiàn)的災(zāi)害性天氣，對(duì)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)、牧業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)居民生活均有一定的影響。

國(guó)內(nèi)氣象學(xué)者們?cè)诖罅康湫秃边^(guò)程分析的基礎(chǔ)上，歸納出影響我國(guó)大陸的冷空氣源地、路徑及關(guān)鍵區(qū)，對(duì)環(huán)流形勢(shì)及影響系統(tǒng)進(jìn)行分型，并總結(jié)了一些預(yù)報(bào)指標(biāo)[2]。這些研究成果在寒潮天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中發(fā)揮了顯著作用。但由于我國(guó)幅員遼闊，各地區(qū)氣候條件差異很大，寒潮天氣過(guò)程也不盡相同，因而深入分析一些特殊的寒潮個(gè)例十分必要[3]。筆者選取常規(guī)觀測(cè)資料，采用天氣學(xué)診斷分析方法，對(duì)2014年11月26～27日寒潮天氣過(guò)程進(jìn)行分析總結(jié)，著重分析強(qiáng)降溫的成因，以期進(jìn)一步提高對(duì)寒潮天氣的認(rèn)知，為呼倫貝爾市寒潮天氣的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)提供參考依據(jù)。

1過(guò)程概述

此次寒潮天氣過(guò)程降溫的主要時(shí)段出現(xiàn)在11月26～27日。過(guò)程開(kāi)始前3 d，呼倫貝爾市境內(nèi)16個(gè)測(cè)站的平均氣溫均較常年同期平均偏高5.5 ℃，26日日平均氣溫較常年同期平均偏高9.6 ℃。11月26日，冷鋒過(guò)境，氣溫驟降，26～27日日平均氣溫降幅約為6～15 ℃，16個(gè)測(cè)站中有8個(gè)測(cè)站達(dá)到了寒潮標(biāo)準(zhǔn)，有6個(gè)測(cè)站達(dá)到了強(qiáng)寒潮標(biāo)準(zhǔn)。11月27日，16個(gè)測(cè)站的最低氣溫平均值降至-23.3 ℃。伴隨強(qiáng)降溫過(guò)程，呼倫貝爾市自西向東出現(xiàn)了大風(fēng)天氣，16個(gè)測(cè)站的極大風(fēng)力均已超過(guò)6級(jí)。整個(gè)過(guò)程中，共有4個(gè)測(cè)站出現(xiàn)降水，量級(jí)均為小雪。影響范圍廣、降溫幅度大、風(fēng)力較強(qiáng)、降水較弱是這次寒潮天氣過(guò)程的主要特征（表1）。

2主要影響系統(tǒng)

2.1極渦

此次過(guò)程開(kāi)始前，北半球?qū)α鲗由喜?00 hPa極渦分裂為2個(gè)中心，呈偶極型分布。亞洲一側(cè)的極渦中心南壓至西伯利亞地區(qū)，強(qiáng)度較強(qiáng)，冷空氣自西伯利亞地區(qū)不斷南下，造成此次寒潮天氣過(guò)程（圖1）。

2.2烏拉爾山阻塞高壓和鄂霍次克海高壓

烏拉爾山阻塞高壓迅速建立、加強(qiáng)和崩潰直接影響了冷空氣的積聚、暴發(fā)（圖2b）。鄂霍次克海高壓建立，一方面使低層暖平流加強(qiáng)，另一方面使鋒區(qū)附近溫度梯度加大，進(jìn)而導(dǎo)致降溫顯著（圖2c）。

2.3黑海-里海高壓

此次寒潮過(guò)程，冷鋒后的地面高壓主體始終位于黑海-里海附近，由于極地冷空氣南下，使地面高壓主體穩(wěn)定，并向東伸展、加強(qiáng)，由經(jīng)向型逐漸調(diào)整為緯向型，最終分裂，在蒙古國(guó)境內(nèi)形成閉合（圖3e）。

2.4貝加爾湖氣旋及氣旋冷鋒受極地冷空氣南下影響，亞洲一側(cè)極渦中心逐漸發(fā)展，底部槽前正渦度平流加強(qiáng)，貝加爾湖附近有地面氣旋隨之產(chǎn)生、發(fā)展，并有冷、暖鋒與之配合。伴隨高空冷渦的旋轉(zhuǎn)及橫槽轉(zhuǎn)豎，貝加爾湖氣旋逐漸加強(qiáng)東移。隨后鄂霍次克海附近有高壓脊逐漸建立，對(duì)應(yīng)地面高壓加強(qiáng)，貝加爾湖氣旋受黑海-里海高壓東伸及鄂霍次克海高壓加強(qiáng)的影響逐漸調(diào)整為經(jīng)向型并分裂為南北兩支（圖3d）。南支系統(tǒng)在蒙古國(guó)境內(nèi)形成蒙古氣旋，逐漸發(fā)展并伴有冷鋒生成，自呼倫貝爾境內(nèi)劃過(guò)，形成東北低壓，帶來(lái)一次寒潮天氣過(guò)程（圖3e）。

3環(huán)流形勢(shì)分析

3.1500 hPa環(huán)流形勢(shì)及其演變過(guò)程

此次寒潮天氣過(guò)程是一次典型的烏山阻高崩潰致使橫槽轉(zhuǎn)豎東移而形成的寒潮過(guò)程。24日08：00，亞洲中高緯地區(qū)呈一脊一槽（渦）型，烏拉爾山西部有一高壓脊向東伸展，自黑海里海地區(qū)至西伯利亞地區(qū)有一橫槽，脊前槽后偏北氣流強(qiáng)盛，冷渦中心位于110°E、70°N附近西伯利亞地區(qū)，冷中心最低溫度為-48 ℃（圖2a）；25日08：00，烏拉爾山附近有阻塞高壓生成，冷渦穩(wěn)定少動(dòng)，但中心附近的環(huán)流形勢(shì)由緯向型逐漸開(kāi)始轉(zhuǎn)為經(jīng)向型（圖2b）；26日08：00，烏拉爾山阻塞高壓崩潰，橫槽完全轉(zhuǎn)豎，槽前西南氣流強(qiáng)盛，暖平流顯著，鄂霍次克海附近有高壓脊生成3.2地面形勢(shì)及其演變過(guò)程

24日08：00，呼倫貝爾市處于弱高壓的控制之下，上游貝加爾湖附近有一鋒面氣旋，黑海-里海北部有一發(fā)展強(qiáng)盛的冷高壓（圖3a）；24日20：00，隨著極地冷空氣不斷南下，貝加爾湖氣旋逐漸發(fā)展東移，黑海-里海高壓主體加強(qiáng)南下并向東伸展，高低壓之間氣壓梯度加大（圖3b）；25日20：00，貝加爾湖氣旋分裂，北支逐漸消亡，南支壓至呼倫貝爾西部、蒙古國(guó)境內(nèi)，黑海-里海高壓主體穩(wěn)定少動(dòng)，但向東伸展至貝加爾湖附近（圖3c、d）；至26日08：00，鋒面氣旋完全控制呼倫貝爾，黑海-里海高壓東伸至蒙古國(guó)境內(nèi)的部分完全分裂形成閉合，中心強(qiáng)度達(dá)1 040 hPa，冷鋒后部、高低壓之間氣壓梯度超過(guò)30 hPa/10經(jīng)距，寒潮暴發(fā)（圖3e）；27日08：00，呼倫貝爾自西向東逐漸轉(zhuǎn)為蒙古冷高壓控制（圖3f ）。

4強(qiáng)降溫成因分析

根據(jù)熱流量方程

Tt=-V·T-w（γd-γ）+γdρg（Pt+V·p）+1cpddt

可知某地的溫度隨時(shí)間的變化由溫度平流、垂直運(yùn)動(dòng)、變壓和氣壓平流以及非絕熱因子決定[4]。

在實(shí)際大氣中，由變壓和氣壓平流而引起的溫度局地變化非常小，因而在此不予考慮。非絕熱因子引起的溫度局地變化是空氣與外界熱量交換的結(jié)果（如輻射、潛熱釋放、亂流傳導(dǎo)等）。在此次寒潮過(guò)程中，由于有大量鋒面云系存在，太陽(yáng)短波輻射及地表長(zhǎng)波輻射的作用并不顯著；加之此次過(guò)程降水較少，因而潛熱釋放的作用也不顯著；亂流傳導(dǎo)主要引起氣團(tuán)變性，對(duì)溫度局地變化的影響較之強(qiáng)冷暖平流的作用可以忽略不計(jì)。

25日08：00，850 hPa溫度平流場(chǎng)上有一帶狀冷平流區(qū)自貝加爾湖北部向西南延伸，經(jīng)巴爾喀什湖至咸海附近，有多個(gè)中心存在，中心值均在-90×10-5～-70×10-5 ℃/s，此時(shí)呼倫貝爾則處于暖平流的控制之下（圖4a）。25日20：00，烏拉爾山阻塞高壓崩潰，橫槽轉(zhuǎn)豎，850 hPa溫度平流場(chǎng)上冷平流帶也隨之由東北-西南走向逐漸轉(zhuǎn)為南北走向，此時(shí)下游鄂霍次克海高壓建立，脊后西南氣流強(qiáng)盛，控制呼倫貝爾

的暖平流區(qū)開(kāi)始加強(qiáng)，冷暖平流勢(shì)力相當(dāng)（圖4b）。26日08：00，上游強(qiáng)冷空氣的不斷補(bǔ)充，850 hPa溫度平流場(chǎng)上冷平流帶繼續(xù)東移，中心值位于呼倫貝爾市南部，為-70×10-5 ℃/s（圖4c）。26日20：00，冷鋒過(guò)境，850 hPa溫度平流場(chǎng)上呼倫貝爾自西向東先后轉(zhuǎn)為冷平流控制，冷平流區(qū)的2個(gè)中心分別位于呼倫貝爾市東北部和西部地區(qū)，強(qiáng)度分別為-80×10-5和-60×10-5 ℃/s（圖4d）。直至27日08：00，冷平流隨系統(tǒng)減弱東移，降溫過(guò)程結(jié)束。

垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)溫度局地變化的影響，主要是通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)的方向、強(qiáng)度及大氣的穩(wěn)定度來(lái)實(shí)現(xiàn)。26日20：00，高空槽區(qū)壓至呼倫貝爾境內(nèi)，相應(yīng)地，低空大氣均以上升運(yùn)動(dòng)為主，925、850、700 hPa上均有上升運(yùn)動(dòng)，700和850 hPa上又有弱輻合區(qū)存在（圖5），有助于低層大氣溫度的下降。大興安嶺山脈的存在對(duì)嶺西地區(qū)低層大氣的上升運(yùn)動(dòng)有所加強(qiáng)，而嶺東地區(qū)由于下坡的影響對(duì)低層大氣的上升運(yùn)動(dòng)及冷平流降溫有所抵消，這也是雖然冷平流勢(shì)力在嶺東地區(qū)達(dá)到最強(qiáng)但降溫最劇烈的地區(qū)卻出現(xiàn)在嶺西地區(qū)的原因。

由此可見(jiàn)，此次寒潮天氣過(guò)程中大范圍的降溫主要是由強(qiáng)盛的冷平流所致，而前期暖平流帶來(lái)的升溫使得冷平流的作用更為顯著，同時(shí)，低層大氣的上升運(yùn)動(dòng)也在一定程度上加強(qiáng)了冷平流的降溫效果。

5單站氣象要素分析

海拉爾區(qū)位于呼倫貝爾市中部，是呼倫貝爾市唯一一個(gè)市轄區(qū)，也是呼倫貝爾市政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心。在這次寒潮天氣過(guò)程中，海拉爾站各氣象要素的表現(xiàn)最為顯著也最為典型，因而選取海拉爾站各氣象要素的實(shí)況及其變化進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

24日08：00～26日08：00高空形勢(shì)上，海拉爾始終處于弱脊或槽前西南氣流的控制之下，低層暖平流顯著，海拉爾站的氣溫持續(xù)上升；地面形勢(shì)上，貝加爾湖冷渦分裂出的南支系統(tǒng)演變?yōu)闁|北低壓，海拉爾處于低壓前部，氣壓持續(xù)下降。25日，海拉爾站日平均氣溫較常年同期偏高9.4 ℃，至26日08：00冷鋒過(guò)境前，海拉爾站氣溫升至1.2 ℃，突破建站以來(lái)歷史極值，海平面氣壓降至990.9 hPa。冷鋒過(guò)境后，海拉爾站風(fēng)向迅速由偏南風(fēng)轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，10 min平均風(fēng)速由7.4 m/s增至10.7 m/s，極大風(fēng)速由10.5 m/s增至14.2 m/s，至26日13：00達(dá)最大值18.0 m/s。26日08：00～27日08：00，24 h內(nèi)海拉爾站氣溫驟降23.5 ℃，海平面氣壓猛升37.4 hPa；27日08：00后，隨著系統(tǒng)減弱東移，氣溫略有回升，氣壓趨于減小（圖6）。

6預(yù)報(bào)與實(shí)況對(duì)比分析

由于此次寒潮天氣過(guò)程的降溫比較特殊，導(dǎo)致預(yù)報(bào)溫度與實(shí)況溫度相差較大。25日16：00發(fā)布的25日20：00～26日20：00的預(yù)報(bào)中，最高溫度的預(yù)報(bào)與實(shí)況的平均誤差為-3.98 ℃，最大誤差為-11.00 ℃，出現(xiàn)在牙克石站，最低溫度的平均誤差為0.13 ℃，最大誤差為-7.10 ℃，出現(xiàn)在小二溝站；26日06：00發(fā)布的26日08：00～27日08：00的預(yù)報(bào)中，最高溫度的預(yù)報(bào)與實(shí)況的平均誤差為0.44 ℃，最大誤差為4.40 ℃，出現(xiàn)在阿榮旗站，最低溫度的平均誤差為-1.03 ℃，最大誤差為-3.60 ℃，出現(xiàn)在小二溝站。總體而言，25日20：00預(yù)報(bào)的高溫普遍偏低，低溫西部地區(qū)偏高而東部地區(qū)偏低；26日08：00預(yù)報(bào)的高溫偏高，低溫偏低（表2）。

分析原因主要有以下幾點(diǎn)：

①數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的誤差較大。此次寒潮天氣過(guò)程，各家模式的數(shù)值預(yù)報(bào)均出現(xiàn)了不同程度的偏差，對(duì)前期暖平流強(qiáng)度的預(yù)報(bào)偏小。② 環(huán)流形勢(shì)的突變（暨鄂霍次克海高壓脊的建立以及東北低壓的生成與加強(qiáng)），導(dǎo)致過(guò)程開(kāi)始前低層暖平流異常強(qiáng)盛且持續(xù)過(guò)久，呼倫貝爾市境內(nèi)升溫劇烈，加大了預(yù)報(bào)難度。③錯(cuò)誤地估計(jì)了冷空氣的行進(jìn)速度以及對(duì)東部地區(qū)的影響。④鋒面云系發(fā)展旺盛但降雪較少，大部分站點(diǎn)沒(méi)有出現(xiàn)降雪，導(dǎo)致預(yù)報(bào)的高溫偏高，夜間云系沒(méi)有完全消散，導(dǎo)致預(yù)報(bào)的低溫偏低。⑤ 呼倫貝爾市境內(nèi)16個(gè)測(cè)站中有7個(gè)測(cè)站最高溫度突破歷史同期極值，在前一日的預(yù)報(bào)中有所顧慮，導(dǎo)致預(yù)報(bào)誤差增大。

7小結(jié)

（1）此次強(qiáng)寒潮天氣過(guò)程是一次典型的橫槽轉(zhuǎn)豎型寒潮過(guò)程。偶極型極渦的亞洲一側(cè)強(qiáng)度偏強(qiáng)，引導(dǎo)極地冷空氣不斷南下堆積形成橫槽，烏拉爾山阻塞高壓迅速建立、崩潰致使橫槽轉(zhuǎn)豎從而引導(dǎo)冷空氣南下東進(jìn)；黑海-里海地面高壓發(fā)展強(qiáng)盛，向東伸展形成強(qiáng)盛的蒙古冷高壓，并導(dǎo)致貝加爾湖氣旋分裂演變?yōu)闁|北低壓。高空系統(tǒng)與地面系統(tǒng)配置較好，從而造成了此次強(qiáng)寒潮天氣過(guò)程。

（2）強(qiáng)冷平流是導(dǎo)致氣溫驟降的原因；低層弱上升運(yùn)動(dòng)起到了輔助降溫的效果；前期低空強(qiáng)盛的暖平流又導(dǎo)致鋒區(qū)過(guò)境后降溫異常明顯。

（3）環(huán)流形勢(shì)的演變超出數(shù)值模式的預(yù)期，在今后的寒潮預(yù)報(bào)中理應(yīng)加強(qiáng)對(duì)實(shí)況場(chǎng)的分析，進(jìn)而對(duì)數(shù)值模式進(jìn)行釋用，以期達(dá)到良好的預(yù)報(bào)效果。

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責(zé)任編輯黃小燕責(zé)任校對(duì)況玲玲