2018年5月24日石河子地區的大風成因及其在ECMWF細網格產品中的解釋應用分析

丁虎

摘 要 依據高空、地面、區域站和衛星云圖實時資料，分析了石河子地區2018年5月24日的大風天氣特征、環流背景、動力和熱力條件，并對EC細網格數值預報產品進行了檢驗，以期能夠為今后此類大風天氣預報提供一定的借鑒。

關鍵詞 大風；成因；歐洲細網格產品；檢驗；石河子地區

中圖分類號：P456.7 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.26.071

大風是石河子地區乃至新疆常見的災害性天氣之一，會給人們的生命財產、交通運輸、工農業生產造成嚴重的損失[1]。通過采用常規天氣資料和細網格數值預報產品對2018年5月24日大風天氣過程進行較詳細的診斷分析，揭示了大風的成因，發現ECMWF細網格資料在大風預報中具有很好的指示意義，能夠有效提高大風預報的準確性和預報的時效，能夠給為石河子地區春季大風預報提供參考。

1 天氣實況

2018年5月23日17時至24日上午，受西西伯利亞南下較強冷空氣的影響，石河子地區普遍出現了5級西北風，10站達6級以上風，其中148團的風速為20.7 m·s-1，達7級。此次大風天氣持續時間長，風速大，此時段正值棉花苗期，大風攜帶沙塵吹斷棉花莖稈、葉面吹干、地膜被大風卷起毀壞，導致受災農戶重播，給莫索灣、下野地片區的部分農田造成較大損失，6 666.7 hm2作物受災，成災面積3 333.3 hm2，絕收面積1 333.3 hm2，損失400萬元。

2 大風的成因

2.1 環流背景

500 hPa歐洲高壓發展東移，與里黑海高壓反氣旋打通，環流經向度顯著增大，在烏拉爾山附近形成貫穿南北的強北風帶，5月23日8：00北風帶上最大風速為北風

56 m·s-1，受強北風帶引導，北方冷空氣大舉南下，西伯利亞低壓快速南下并加深，冷空氣中心最大強度達到

-32 ℃，22：08低槽位于烏拉爾山中部，23：08低槽南段已南壓到巴爾喀什湖附近，23：20低槽已進入北疆地區，36 h東南移速約17個經度，隨著上游高壓的東移，北風帶隨之東移，引導冷空氣不斷南下，至此冷空氣主體開始進入石河子地區，并造成一次明顯的強降水和大風天氣過程[2]。

850 hp位置處，23：08鋒區尚在咸海至巴爾喀什湖一代，風場和溫度場近乎呈垂直狀態，表明鋒區斜壓性很強，到23：20鋒區迅速東南下并進入北疆，鋒后速度仍然維持在16 m·s-1，上游風速大，下游風速小，且風向與等溫線交角大，鋒區維持強的斜壓性，表明鋒區在進入北疆盆地后有進一步加強的趨勢。

2.2 地面氣壓場和變壓場特征

地面高壓中心23：08位于里海北部，強度1 030 hPa，此后一路東南下，而中心強度略有減弱，到23：20中心位于咸海北部，中心強度1 026 hPa，23日20： 00高壓開始不斷東移，強度加強到1 032 hPa；地面冷鋒23日8：00呈東北西南走向穿過巴爾喀什湖，20：00進入北疆地區，23日

20：00正負變壓差達到8.3 hPa，23：003 h正變壓中心進入奎屯到石河子市，最大變壓達到5.5 hPa，如此強的變壓差對大風產生十分有利。而在23日白天各地升溫降壓迅速，氣溫普遍升至30～33 ℃，從8：00—20：00連續3個時次3 h變壓低于-2 hPa，而在23：003 h正變壓大于5 hPa，熱力和動力共同作用加劇氣層不穩定，增強了垂直運動和能量的上下傳遞。

2.3 動力和熱力不穩定指數特征

從23日8：00到23日20：00，K指數從28 ℃降低到

19 ℃，SI指數從0.46減小到0.28，濕對流有效位能指數從29.3增大到71.9，CIN從319降為0，T850-T500也從34 ℃增大到37 ℃，除K指數略小外，其他不穩定指標均指示有利于對流的發展。

2.4 垂直速度（OMEGA）和假相當位溫（THETA-SE）

在天氣來臨前持續維持下沉運動，23日白天開始首先在底層出現上升運動，隨著時間推移，上升運動不斷向高空擴展，強度逐漸增強，到23日20：00左右整層維持上升運動，24日8：00后500 hPa以下仍為上升運動區，以上為下沉運動區。23日8：00前THETA-SE為上高下低結構，氣層表現較為穩定，8：00—14：00上下層逐漸接近一致，氣層趨于中性，14：00后在700 hPa以下為下高上低，呈不穩定結構，而700 hPa以上仍為上高下低的結構，

23日20：00后THETA-SE再度呈上下垂直狀，并快速減小，等值線密度加大，能量得以快速釋放。

2.5 云圖的特征

23日20：00前石河子墾區以晴到多云為主，有利于升溫，促進熱力不穩定發展，而上游地區為東北西南向的帶狀云，本區上游的博樂地區伴有對流云體發展，云頂亮溫-48 ℃，21：00起，云團逐漸進入石河子地區，并與西南方向的云團結合，云團面積明顯擴大，亮溫降低，到24日5：00對流云體完全合并，亮溫降到-52 ℃，表明對流云體有較大發展，云團持續維持在24日8：00，而本地區強降水時段就出現在24日3：00—7：00，烏蘭烏蘇及南部沿山部分地區出現暴雨，烏蘭烏蘇最大降水30 mm。

3 Ecthin數值預報應用檢驗情況

3.1 500 hPa高度場

分別對23日8：00、23日20：00和24日8：00的500 hPa高度場進行了12 h、24 h、36 h和48 h的檢驗，結果表明3個時次的預報結果與實況十分吻合，槽脊位置、格點值與實況重合，只是在23日8：00（21日20： 00起報）檢驗中槽的預報略偏深，位置比實況偏西了約2個經度，但南北方向與實況一致。

3.2 850 hPa溫度場

對5月23日20： 00和24日8：00 850 hPa溫度場的12 h和24 h進行了檢驗，結果表明20：00的12 h和24 h預報與實況場有很好的吻合度，只是在暖中心的位置，實況是在北疆沿天山一帶，而預報場則是在偏北的盆地里，比實況位置偏北。

3.3 850 hPa風場

從23日8：00本區域從東風轉為西風，風速8 m·s-1，莫索灣、下野地的風速為12 m·s-1，沿山的風速為2～4 m·s-1，

風場分布顯示有東西方向的風速輻合，北部風速明顯大于南部風速，這一特點維持到23日23：00，此后風場逐漸轉為西北風，風速維持在北大南小，更有利于輻合抬升運動，23日23：00開始風逐漸加大，到24日8：00，北部莫索灣附近出現24 m·s-1的大風區，南部風速也增大到16～18 m·s-1，對比地面實況，石河子地區22： 00開始出現大風天氣，與850 hPa風場預報大值時段提前近5 h。

3.4 地面氣壓場

地面氣壓場在12 h、24 h預報形態與實況較為一致，中心氣壓值預報1 020 hPa，實況1 024 hPa，強度低于實況3～4 hPa，天氣來臨前的低壓中心與報值與實況接近（975 hPa），24 h變變壓預報大于實況2 hPa。

4 結語

烏拉爾山高壓同位相疊加，其東側北風帶顯著加強引導冷空氣南下是此次大風天氣的背景條件，23日8：00 500 hPa上北風帶最大風速54 m·s-1，冷中心最低溫度

-32 ℃，低槽36 h內南下速度達到17個經度。大風出現前地面快速升溫，氣壓急劇下降，風場有明顯輻合，3 h變壓急劇增大，加劇不穩定發生，有利于鋒加強和鋒生，為大風發生創造了有利條件。EC細網格產品準確預報了形勢變化，清楚反映了鋒區加強、氣壓、風速急劇增大及動量向下傳遞過程。

參考文獻：

[1] 王旭，馬禹.新疆大風的時空統計特征[J].新疆氣象，2002，25（1）：1-3.

[2] 蒲云錦.莫索灣1961—2010年大風特征分析[J].干旱區資源與環境，2012，26（10）：24-27.

（責任編輯：趙中正）