2015年九江地區“倒春寒”天氣過程分析

張晶晶， 辛學飛

(1.江西省九江市氣象臺，江西九江 332000；2.湖南省張家界市氣象臺，湖南張家界 427000)

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2015年九江地區“倒春寒”天氣過程分析

張晶晶1， 辛學飛2

(1.江西省九江市氣象臺，江西九江 332000；2.湖南省張家界市氣象臺，湖南張家界 427000)

利用NCEP再分析資料、Micaps資料、高空探測資料和觀測資料，對2015年4月6～9日持續連陰雨天氣過程發生時的環流形勢、水汽及垂直結構進行了分析，研究這次連陰雨過程的形成原因。結果表明，從形勢上分析，這次過程的主要影響系統是冷鋒和南支槽；烏山阻高的形成有利于環流形勢的穩定維持以及冷空氣的堆積。地面冷空氣呈東路不斷滲透南下影響九江地區，導致該地區氣溫持續偏低，出現倒春寒。此次過程冷空氣以中路路徑為主，冷空氣從蒙古經我國華北補充南下，冷鋒在南嶺停留3 d后南移出海，貝加爾湖以西的高壓脊穩定維持，為低渦后部冷空氣南下提供通道，使得冷空氣可以持續下滑至江南，形成倒春寒。垂直結構分析顯示，這次過程中低層輻合中心和高層輻散中心基本垂直且與強降水區相對應，說明輻合輻散場的垂直配置有利于產生較強或較穩定的降水；且高空急流的動量下傳和高緯度地區的冷空氣持續南侵也為湖南連陰雨的產生提供有利條件。

倒春寒；冷空氣；環流形勢；物理量

春季是冬季風向夏季風的過渡季節，江西地處長江之南、南嶺之北，正是南方的暖濕氣流與北方干冷氣流在此交替往返的地帶，冷暖空氣活動頻繁，因此，江西省春季天氣變化劇烈，冷暖無常。每年3月～4月上旬是江西省的早稻播種育秧期，是農業生產的關鍵時期之一，低溫陰雨或倒春寒天氣過程對早稻播種育秧有重要影響[1-2]。九江的春季冷空氣影響頻繁，低溫陰雨和倒春寒是農事關鍵期的預報重點之一。

近年來，許多氣象工作者從不同方面對我國各地出現的強倒春寒和春季低溫陰雨雪天氣進行了研究[3-8]，如張云瑾等[9]在統計分析云南省1960～2004年倒春寒過程的基礎上對倒春寒過程進行分類，同時分析了冷空氣路徑；鄭建萌等[10]探討了倒春寒發生與烏拉爾山高壓脊、西伯利亞橫槽轉豎和南支槽的關系。以上研究成果提高了預報員對華南強倒春寒災害性天氣的認識，但大部分研究均是關于貴州云南廣西地區，而對于長江中下游地區的研究甚少。筆者結合九江市氣候變化特點，利用NCEP再分析資料、Micaps資料、高空探測資料和觀測資料，對2015年4月6～9日持續連陰雨天氣過程發生時的環流形勢、水汽及垂直結構進行了分析，研究這次連陰雨過程的形成原因，以期為今后這類天氣的預報服務提供參考。

1　資料與方法

1.1資料來源數據來源于九江全市人工測站觀測資料;形勢分析利用NCEP 再分析資料(水平分辨率2.5°×2.5°)、Micaps資料和南昌站高空探測資料。

1.2倒春寒標準農業氣象試驗指出，日平均氣溫≤12 ℃、維持期≥3 d，不利秧苗生長，如果降溫伴隨著陰雨，危害就更大，這是比較公認的指標。倒春寒天氣在江西并不少見，1961年以來該省4月上中旬共發生倒春寒37次，其中全省性(90%以上縣市出現)的有24次。但2015年4月6～9日氣溫從極高到極低的反差卻是較為罕見。

2　過程概況和主要特點

2.1過程概況3月31日～4月9日天氣變化劇烈，先后經歷了異常回暖、強對流、暴雨、強降溫等過程，此次過程出現前九江各縣市天氣晴好，3月31日全市平均氣溫29.4 ℃，日最高氣溫創歷史同期新高。4月2～3日有一股弱冷空氣滲透南下，造成北部小幅度降溫，降溫同時伴隨局地雷雨大風、冰雹等強對流天氣；4日晚開始新的一股強冷空氣南下，氣溫聚降。7日平均氣溫較2日下降了14～18 ℃，最低氣溫普遍下降10～14 ℃，修水7日夜間最低氣溫僅3.8 ℃(圖1)，4月上旬平均日照時數僅有2.1～2.5 h，較常年( 28.7～29.3 h) 偏少91.5%～92.7%，為1981年以來歷史同期第二少值。持續低溫、陰雨、寡照天氣不僅影響交通安全，還易造成呼吸系統感染患病，也對農作物、蔬菜、花木等生長發育造成一定影響，導致蔬菜播種時間延遲、生長緩慢、產量降低且品相較差等。

圖1　2015年4月1～10日九江地區平均氣溫變化Fig. 1　The average temperature in Jiujiang Area from April 1 to 10, 2015

2.2主要特點

2.2.1前期天氣異常回暖。3月31日～4月2日上午九江市天氣回暖明顯，九江全市除廬山23 ℃外，其余地區日最高氣溫升至29～32 ℃，其中彭澤縣最高氣溫創4月上旬歷史同期新高。

2.2.2雨量相對集中，累計雨量大。 2日08：00～7日20：00全市平均降水159.8 mm，降水主要集中在九江市環廬山、鄱陽湖地區，有60個鄉鎮(村)超過200.0 mm，以永修燕山分場429.1 mm為最大，廬山大月山水庫284.0 mm次之；期間永修、德安部分鄉村出現了短時內澇和地質災害。

2.2.3強對流天氣頻發。2～5日全市強對流天氣頻發，閃電數高達9 531次，且雷暴強度較大；39個鄉鎮(村)先后出現1 h超過30 mm的短時強降水；修水、廬山區、九江縣等地出現8級雷雨大風；廬山、廬山區出現最大直徑達6 mm的冰雹天氣；環廬山周圍部分鄉村出現風雹災害。

2.2.4北方冷空氣勢力強，全市降溫明顯。北方強冷空氣南下影響，4月5日晚～7日九江市鄱陽湖地區出現6～7級偏北大風，全市平均氣溫較1～2日下降了14～18 ℃。

3　環流形勢分析

3.1高空形勢4日1～8日20°～30°N的中低緯地區500 hPa氣流平直，同時多小波動東移(圖2a)；副高584 hPa線位于20°～25°N，我國南方地區水汽充沛，有利于將孟加拉灣和南海的水汽向長江中下游地區輸送。4月1日亞歐大陸中高緯度為一槽一脊型，烏拉爾山附近有一阻塞高壓，中心強度為103 5 hPa，西南地區與華中地區受熱低壓控制，天氣晴好，地面增溫明顯。4月2日開始熱低壓開始分裂東移，20：00在四川和渤海灣形成2個低值系統，長江中下游受東側低壓后部偏北氣流的影響，低壓倒槽發展；3日東側低壓被北方冷高壓所取代，四川境內的低壓開始南落減弱；4日北方冷空氣前沿已經到達河套秦嶺一線；5日14：00，冷空氣前沿已經滲透南下達到贛北地區；5～6日冷空氣在西西伯利亞、貝加爾湖一帶堆積增強。6日20：00西西伯利亞冷高壓長軸呈西北—東南向，冷空氣向亞洲東部暴發，以東路路徑影響贛北地區。7日冷高壓迅速南下控制全國大部地區，中心位于黃淮、江淮和湘北地區；至8～9日冷高壓中心控制九江地區(圖2b)。從整個過程可以看到，前期的陰雨天氣加上后期的強冷空氣南下控制，導致九江地區出現倒春寒天氣，并帶來了明顯的降水。

圖2　2015年4月1～8日500 hPa平均高度場 (a)和地面冷空氣路徑(b)Fig. 2　The 500 hPa mean height field (a) and ground cold air path(b) from April 1 to 8, 2015

3.2中低層風場4月2日08：00～20：00高空迅速轉為低槽控制；700 hPa湘西北有暖式切變發展，贛南維持20 m/s以上的西南急流；850 hPa在贛中也有低空西南急流維持，九江處在8 m/s的風速輻合區；925 hPa贛北東部為冷切，贛北西南部切變發展，九江正處在切變線上(圖3a)。700 hPa溫度槽和850 hPa溫度脊在九江上空出現上冷下暖的不穩定層結配置，且850 hPa溫度脊線與低層顯著濕區重合，表明將有中等強度的對流活動發生。4月3日20:00 (圖3b),700 hPa有最大風速22 m/s低空急流穿過贛西北；850 hPa切變線位于贛北北部，同時在贛北也有低空西南急流維持，最大風速達18 m/s，九江處在急流出口區的左側；850 hPa溫度脊線處在濕舌區的西側，有利于強對流活動的發生；925 hPa切變線在贛中，在九江的北部地區具有強對流發展的中尺度條件，因此在九江的永修3日晚出現了128.6 mm的強降水天氣。4日，隨著南支槽前的短波活動，偏南氣流加強，達24 m/s，切變維持在贛中以北，全省范圍均出現了不同程度的降水；6日隨著冷空氣南壓，切變線南壓至贛中偏南地區；7日20：00，切變線移出江西。

3.3地面影響系統分析此次過程冷空氣以中路路徑為主，冷空氣從蒙古經我國華北補充南下，冷鋒在南嶺停留3 d后南移出海(圖4)，貝加爾湖以西的高壓脊穩定維持，為低渦后部冷空氣南下提供通道，使得冷空氣可以持續下滑至江南。 2日14：00地面鋒面位置維持在贛北一帶，低層輻合較強，且水汽通道強盛，有利于較強降水的發生。 3日晚，強冷空氣擴散南下進入江西省，持續推進南壓，鋒面南壓至贛中一帶，20：00開始影響，自北向南氣溫逐漸下降，冷高中心位于西西伯利亞，中心強度為1 030.0 hPa；鋒面在南移過程中，冷高壓向南分裂，鋒區氣壓梯度很大，致使九江市出現了5級以上的大風；4～6日，存在一條靜止鋒在江西到兩廣之間來回擺動。從地面圖上可以看出，4日冷鋒到達贛中位置冷高壓中心值為1 032.5 hPa，5日略有所南壓，處于贛南，6日緩慢移至華南北部(圖4)，而7～11日九江市一直處于高壓底部，所以4～11日九江市持續陰雨天氣，11 日后高原南支槽逐漸東移，中低緯地區轉由偏西北風控制，12日之后，九江市為變性高壓控制，天氣好轉，陰雨天氣結束。

圖3　2015年4月2日20：00(a)和3日20(b)高低空配置綜合Fig.3　Composite chart of high-low altitude configuration on 20:00 of April 2 (a) and 20:00 of April 3, 2015 (b)

圖4　2015年4月4～6日冷鋒移動路徑Fig. 4　Cold front moving path from April 4 to 6, 2015

4　物理量分析

4.1水汽條件由圖5可知，來自孟加拉灣和南海上空的水汽是這次連陰雨過程的主要水汽來源，且850 hPa的水汽通道比700 hPa更強。

4.2溫度條件700 hPa大部分時段為偏北風，850 hPa南北風向不斷轉換，表明低層一直有冷空氣補充南下，引起低層氣溫較低。5日08：00～7日20：00，850 hPa溫度為0 ℃，說明冷空氣比較強盛。當較強的冷空氣與暖濕氣流相遇，造成九江市7日的較強降水。

4.3垂直結構分析從4月7日高空風場和經向散度分布(圖6)來看，在20°～ 30°N 附近的對流層低層有一輻合中心，最大中心強度達-1.5×10-5s-1，輻合區上方在250 hPa附近有強輻散區，輻散區正好位于高空西風急流的右側。強降水過程中低層輻合中心和高層輻散中心基本垂直且與強降水區相對應，說明這種輻合輻散場的垂直配置有利于該區域產生較強降水，由于結構非常穩定，故有利于產生持續性的連陰雨。

注：色斑代表水汽通量散度；流線代表風場。Note: Colored patches indicated vapor flux divergence; and filament line indicated wind field. 圖5　2015年4月4～9日850 hPa(a)和700 hPa(b)水汽通量散度和風場Fig. 5　 Vapor flux divergence and wind field at 850 (a) and 700 hPa (b) from April 4 to 9, 2015

5　小結

(1)由于前期受西南暖濕氣流和地面低壓倒槽共同影響，氣溫比同期偏高，為南下冷空氣影響氣溫陡降創造了條件。前期高溫不穩定能量的積蓄、冷暖氣團的強烈交匯以及南支波動的東移為雷暴、雷雨大風、冰雹等天氣提供了良好的能量基礎和觸發條件。

(2)從形勢上分析，這次過程的主要影響系統是冷鋒和南支槽；烏山阻高的形成有利于環流形勢的穩定維持以及冷空氣的堆積。地面冷空氣呈東路不斷滲透南下影響九江地區，導致該地區氣溫持續偏低，出現倒春寒。

(3)此次冷空氣以中路路徑為主，冷空氣從蒙古經我國華北補充南下，冷鋒在南嶺停留3 d后南移出海，貝加爾湖以西的高壓脊穩定維持，為低渦后部冷空氣南下提供通道，使得冷空氣可以持續下滑至江南，形成倒春寒。

圖6　2015年4月7日02：00(a)和08:00(b)112.9°風場和散度的垂直剖面Fig. 6　Vertical sections of 112.9° wind field and divergence on 02:00 (a) and 08:00 (b) of April 7, 2015

(4)垂直結構分析顯示，這次過程中低層輻合中心和高層輻散中心基本垂直且與強降水區相對應，說明輻合輻散場的垂直配置有利于產生較強或較穩定的降水;且高空急流的動量下傳和高緯度地區的冷空氣持續南侵也為湖南連陰雨的產生提供有利條件。

[1] 秦劍,琚建華,解明恩.低緯高原天氣氣候[M].北京:氣象出版社,1997:107-112.

[2] 段旭,王恒康,董謝瓊.云南春季低溫標準的研究[G]//云南省氣象局.云南短期預測系統的研究.昆明,1997.

[3] 高正旭,周月華,杜良敏.2007/2008年湖北省冬季異常低溫雨雪過程成因分析[J].暴雨災害,2008,27(2):166-171.

[4] 吳古會,彭芳,崔庭,等.2011年冬季貴州低溫雨雪冰凍天氣的成因分析[J].氣象,2012,38(3):291-299，64-72.

[5] 陳紅專,葉成志,龍麗華.2011年1月湖南罕見持續性暴雪天氣成因分析[J].暴雨災害,2012,31(2):141-148.

[6] 徐雙柱,王曉玲,王平,等.湖北省冬季大雪成因分析與預報方法研究[J].暴雨災害,2009,28(4):333-338.

[7] 李燦,張端禹,馮明,等.南方極端低溫雨雪冰凍過程天氣學特征分析[J].暴雨災害,2009,28(4):321-327.

[8] 尤紅,曹中和,郭文華,等.昆明準靜止鋒下的云南強倒春寒天氣分析[J].氣象,2006,32(3):56-62.

[9] 張云瑾,戴衛幫,程建剛.云南省“倒春寒”災害性天氣的研究[J].云南地理環境研究,2007,19(3):15-18.

[10] 鄭建萌,段旭.云南春季低溫的診斷分析[J].氣象,2001,27(5):35-37.

Analysis of the Weather Process of Late Spring Coldness in Jiujiang Area in 2015

ZHANG Jing-jing1, XIN Xue-fei2

(1. Jiujiang Meteorological Station of Jiangxi Province, Jiujiang, Jiangxi 332000; 2. Zhangjiajie Meteorological Station of Hunan Province, Zhangjiajie, Hunan 427000)

By using the NCEP reanalysis data, Micaps data, High altitude detection data and observational data, we analyzed the circulation feature, water vapour and vertical structure by continuous rain weather process from April 6 to 9, 2015. The formation causation of this continuous rain weather process was researched. Results showed that the main effect system of this process was cold front and south trough. The form of ural blocking high was helpful to the stability of circulation feature and the accumulation of cold air. The ground cold air continuously penetrated southward and affected Jiujiang Area, which led to the continuous low temperature and late spring coldness in this area. In this process, cold air was mainly the middle path. The cold front stayed in Nanling for 3 d and moved out of the sea. High-pressure ridge west of the Baikal Lake was stable, so that the cold air moved the regions south of the Yangtze River and formed late spring coldness. Vertical structure analysis showed that in this process, low convergence center and high divergence center were basically vertical and was corresponded to strong precipitation area, indicating that the vertical allocation of convergence and divergence fields was helpful to produce relatively strong or stable precipitation. The download momentum of upper-level jet stream and the cold air invading of high latitude area also provided favorable conditions for the production of continuous rain in Hunan Province.

Late spring coldness; Cold air; Circulation feature; Physical quantity

2012年公益性行業(氣象)科研專項(GYHY201206004);中國氣象局氣象關鍵技術集成與應用項目(CMAGJ2013M74)；中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室2012年開放課題(2012LASW-B01)；2012年開放課題南京雷達氣象與強天氣開放實驗室2012年研究基金(BJG201205)。

張晶晶(1986- )，女，甘肅金昌人，工程師，從事短時短期天氣預報工作。

2016-04-26

S 165

A

0517-6611(2016)18-164-04