2014～2015年冬季烏蘭察布市兩次寒潮天氣過程對比分析

張百萍　常永旺　劉詩韻烏蘭察布氣象局

2014～2015年冬季烏蘭察布市兩次寒潮天氣過程對比分析

張百萍常永旺劉詩韻
烏蘭察布氣象局

利用常規高、低空，地面觀測資料和NCEP再分析資料（0.25°×0.25°），應用天氣學分析和診斷方法，結合內蒙古冬季寒潮預報指標，對2014年冬季烏蘭察布2次寒潮天氣從天氣實況、環流背景、天氣成因等方面進行了對比分析。結果表明：1130過程屬于阻高崩潰型，冷空氣經西北路下滑，地面冷高壓補充南下，等壓線密集，造成大風降溫天氣；0126過程屬高壓脊發展型，冷平流中心偏東偏北，地面冷高壓分裂南下，故造成的降溫幅度較1130小，風力也較小；進一步揭示了冬季烏蘭察布2次寒潮天氣的主要特點和成因，得到了一些冬季寒潮預報的指示信息。

寒潮大風天氣成因環流形勢

一、引言

寒潮是華北地區冬半年主要的災害性天氣之一，其特點是伴有劇烈降溫和大風，有時還伴有雨、雪、霜凍。本文通過分析 2014～2015年期間發生在烏蘭察布地區的兩次寒潮天氣過程，對比兩次寒潮天氣過程的環流背景、冷空氣活動等方面，進一步揭示烏蘭察布寒潮天氣過程的成因和形成機制，旨在提高該地區寒潮天氣預報的準確率。

二、寒潮實況對比

2014年11月30日～12月1日，受西伯利亞東移南下強冷空氣影響，我國新疆北部、西北地區、內蒙古中西部出現了寒潮天氣，過程前期28～29日地面圖上（圖略），我國西南部到華北北部熱低壓強烈發展，受此低壓影響，烏蘭察布市地面24小時變溫幅度在2～ 7℃（如表1）。29日夜間，強冷空氣經我國西北部開始影響烏蘭察布市，全市自北向南出現了大風天氣，之后，冷空氣大舉南下，寒潮爆發，過程降溫北部地區在-17℃左右，南部地區在-14℃左右，1日最低氣溫-23.7～-17.6℃（圖略）。

2015年1月26～27日，受貝加爾湖強冷空氣南下影響，我國西北地區大部、內蒙古大部、華北和東北等多地出現寒潮。25日夜間到27日，冷空氣爆發，烏蘭察布市24小時降溫幅度在-11.7～-2.1℃，沒有出現大風過程，27日凌晨氣溫達到最低，為冬季以來首次出現的最低氣溫。兩次過程均是在前期有強烈增溫的情況下，由強冷空氣南下入侵造成的，不同的是1130過程經西北至東南向影響我國，范圍廣、時間長、降溫幅度大且產生了大風；0126過程冷空氣主體偏北，爆發迅速。

表1　2014～2015年烏蘭察布市兩次寒潮天氣過程主要指標

三、環流形勢對比分析

1.環流背景分析

1130過程屬阻高崩潰型，爆發前期，11月27日08時（北京時，下同）500hPa亞歐圖上，45°N以北地區環流呈倒Ω型，位于85°E、62°N的高空，有一閉合低壓中心形成，中心高度值為493dagpm，高空鋒區已位于55°N，低壓中心有-44℃的冷中心配合，標志著冷空氣堆已初步形成。并且在55°N附近的脊前偏北氣流和西北氣流之間生成一橫槽，橫槽后部的偏北風風速達到26～34米/秒，這股偏北氣流加劇了冷空氣的向南輸送和橫槽鋒區的南壓。到29日08時（如圖1），高脊強度減弱并東移，槽線東移南下至貝加爾湖以西至我國新疆中北部地區，并且由原來的東北至西南向旋轉為南北方向，此時，不斷有冷空氣沿新疆北部的強偏北氣流下滑。從高度場和溫度場的配置來看，從極地伸向北歐的冷舌，且冷舌略落后于高度槽，槽線上有冷平流。此時700hPa天氣圖上從蒙古到河套地區為一低渦槽，冷中心為-36℃。此后冷槽東移，到30日08時，槽前、鄂霍茨克海高壓脊后出現正變高區，等高線北抬，這使得冷槽進一步加深，鋒區南壓，冷空氣爆發影響全市。

0126過程屬高壓脊發展型，前期1月24日08 時500hPa整個歐亞范圍內呈1槽1脊型，烏拉爾山地區為高脊,在亞洲北部為寬廣的槽區，低渦中心盤踞在中西伯利亞附近,強度為497dagpm,伴有-44℃冷中心。此后由于烏拉爾山脊后暖平流促使烏山脊不斷強烈發展并向東北伸展，脊線呈東北至西南向。25日08時，低渦中心移至貝加爾湖，渦后脊前為強冷平流，冷空氣沿脊前偏北氣流在貝加爾湖堆積。20時，中亞地區逐漸形成弱脊，并向北發展，由于上下游效應渦加強且底部等高線密集，形成強鋒區。26日08時脊進一步發展，脊前為強的偏北風將鋒區南壓到40°N，并在50°N、115°E附近有-40℃冷中心配合。烏蘭察布市處在強鋒區控制之下，冷空氣沿脊前偏北氣流大舉南下，自貝加爾湖直沖向河套及華北一帶，鋒區也迅速南壓，全市出現寒潮天氣。

圖1　2014年11月29日08時（a）、2015年1月25日20時（b）500hPa高空形勢場

2.地面系統演變

1130過程地面冷高壓從28日入侵我國，28日20時冷鋒位于貝加爾湖以西至我國新疆中北部，鋒后冷高壓中心最大值為1048.2hPa。冷槽不斷東移南壓，冷空氣不斷南下，地面冷高壓主體加強南壓，30 日08時冷高壓中心位于貝加爾湖以西，我國新疆以北，其最大值加強為1066.2hPa，烏蘭察布市處于冷鋒后部，冷空氣開始影響全市。等壓線變得更加密集，冷鋒附近的氣壓梯度較大，在5個經距內分析出了4條等壓線，鋒前后的3小時變壓差達22hPa，鋒后強的氣壓梯度風和冷空氣帶來的下沉氣流，使全市出現了大風天氣。01日08時左右，冷高壓主體侵入烏蘭察布市，全市氣溫降至最低。1日14時，冷高壓中心開始減弱，其前沿已移出我市。從24小時負變溫中心移動過程（圖略）的變化也說明冷空氣在東移過程中是增強的，從29日的最大負變溫-12℃到30日增大到-16℃，而且范圍在擴大，最強冷中心在全市南部和以東地區。

0126過程當冷空氣沿貝加爾湖高壓脊前下滑堆積時，25日05時在地面蒙古西部形成冷高壓，中心強度為1057hPa，此后地面冷高壓不斷發展加強，但停滯少動。到25日20時其前部的地面冷鋒位于蒙古與我國交界一帶，地面冷高壓面積擴大，強度發展為1061hPa。26日02時，地面冷鋒前鋒南壓至河套地區，鋒面前后氣壓、溫度、變壓梯度密集。此后冷鋒快速東移南壓，影響河套地區，冷鋒過境后地面降溫強烈。27日02時，冷高壓中心分裂出閉合小高壓，高壓中心達1052hPa，帶來的分裂冷空氣造成全市大幅度持續降溫。28日08時后，高壓變性，強度減弱，氣溫開始回升。

四、兩次寒潮天氣成因

1.前期回暖明顯

2次過程冷空氣到達前，烏蘭察布市均有不同程度的回暖，但1130過程回暖強度更大一些，造成的寒潮天氣更強一些。由于地面前期回暖顯著，為冷空氣到來后溫度梯度的增大創造了條件。

2.高空強冷平流下沉入侵

分析2次過程爆發時850hPa的溫度平流變化，1130過程與橫槽對應的冷平流區范圍較大，出現了自我國東北經河套至新疆北部的帶狀冷平流區域，冷平流在河套北部達到了-31×10-5℃·s-1的冷平流中心。0126過程，冷空氣經我國東北、華北至內蒙古大部出現了東北西南向帶狀的冷平流區。冷平流中心在烏蘭察布市北部達到了為-22×10-5℃·s-1，27日冷空氣經河套地區，主體向東移動。2次強降溫過程都是冷平流引起的，且冷平流中心和最大強降溫中心有很好的對應關系。

1130過程中伴隨強烈的下沉運動，從30日05時，強下沉氣流區開始自西北向東南侵入烏蘭察布市，且下沉速度不斷加強，08時位于河套北部的強中心達到48×10e-2pa/s，由于強冷平流伴隨強的下沉運動，造成動量下傳引起我市大風天氣，此后下沉運動持續一路侵襲內蒙大部、華北大部，到1日20時，烏蘭察布市上空下沉運動開始減弱。

五、小結

1.不同點分析

（1）冷空氣向南爆發的形勢不同，1130過程是阻高崩潰，橫槽旋轉東移南下影響我國新疆北部、西北地區、內蒙古中西部等地；0126過程是在歐亞大陸環流形勢維持穩定少變的情況下，高壓脊發展引起我國上空徑向環流較強，脊前強冷平流使鋒區南下加強，影響我國西北地區大部、內蒙古大部、華北和東北等多地。

（2）2次過程的影響系統均為強冷高壓和地面冷鋒，差異是1130過程高壓主體以補充南下的方式影響，其前部的冷鋒在南下的過程中，鋒區強，引起地面大風的同時造成烏蘭察布市30日的強降溫，1日冷空氣主體侵襲我市，補充南下的冷高壓造成進一部的降溫，降溫強度大；0126過程中，冷空氣在蒙古西部我國新疆以北堆積，冷鋒移動較快，冷高壓主體穩定少動，以分裂出閉合小高壓的形勢，造成烏蘭察布市的寒潮天氣。

（3）冷平流范圍和強度不同，0126過程冷平流中心是從蒙古國進入我國境內，冷空氣路徑偏東偏北，而1130過程強冷平流主要是來自中西伯利亞強冷空氣東移南下影響，冷空氣取西北東南向，先后影響新疆北部、西北地區和內蒙古大部。從影響河套地區的冷平流強度來看，1130過程也強于0126過程，強冷平流下沉入侵作用，可使地面氣壓梯度很快加大，造成大風，因此1130過程不僅降溫幅度和影響范圍較0126過程強，還出現了大風天氣。

2.烏蘭察布市冬季寒潮預報著眼點分析

（1）寒潮前回暖是冬季寒潮預報的重要指標，在冷空氣勢力相同的情況下，寒潮前回暖越強，降溫強度越大。

（2）強冷空氣在貝加爾湖、中西伯利亞附近堆積，地面冷高壓中心強度達到1060hPa，及高空強勁的偏北氣流是寒潮爆發的必要條件。

（3）高空環流形勢的演變也進一步揭示了寒潮的爆發時間及影響范圍。對于阻高崩潰型,寒潮爆發的關鍵是預報阻高何時崩潰、橫槽何時轉豎；高脊發展型預報的關鍵是槽后的脊何時加強、偏北風何時加大。

（4）地面強降溫中心和850hPa冷平流強度中心有很好的對應關系。日常預報中，可根據冷平流中心確定最大強降溫中心。

［1］韓經緯，沈建國，孫永剛等.一次強沙塵暴和雪暴天氣過程的診斷及模擬分析［J］.高原氣象，2007，26（5）：1031-1038.

［2］張華，楊彩云.一次大風型強寒潮天氣過程分析［J］.內蒙古氣象，2007，2：17-18.

［3］敖勇.烏拉特中旗一次寒潮天氣過程分析［J］.內蒙古氣象，2010，5：21-22.

［4］辛志遠.氣象上寒潮天氣兩種不同統計方法的探討［J］.2014，4：28-29.

［5］顧潤源.內蒙古自治區天氣預報手冊［M］.氣象出版社，2012：460-466.