2018年4月4—6日海南州大風(fēng)降溫天氣過程分析

辛元瑜　李博　乜國妍

摘要 2018年4月4—6日海南州出現(xiàn)大風(fēng)降溫天氣過程，最大瞬時風(fēng)速達到36.1 m/s。本文從高低空環(huán)流形勢、物理量場等方面分析了此次天氣過程，并檢驗了歐洲數(shù)值預(yù)報。結(jié)果表明，烏拉爾山高脊發(fā)展加強，脊前偏西北氣流使低槽后部冷平流加強并引導(dǎo)低槽東移南壓，是造成此次大風(fēng)強降溫天氣過程的主要原因。

關(guān)鍵詞 大風(fēng)；降溫；環(huán)流形勢；物理量場；數(shù)值預(yù)報；青海海南；2018年4月4—6日

中圖分類號 P458 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）16-0200-02

海南州處于青藏高原中東部，青海湖以南，具有顯著的高原大陸性氣候特征，冬季、春季、秋季冷空氣活動頻繁，當(dāng)冷空氣過境時往往會造成災(zāi)害性天氣。大風(fēng)是指瞬時風(fēng)速 >17.0 m/s的風(fēng)，強烈的大風(fēng)是一種嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣。近年來，許多學(xué)者對各地區(qū)的大風(fēng)天氣特征以及預(yù)報方法開展了大量研究[1-3]。本文分析總結(jié)了海南州大風(fēng)降溫天氣的特征，對于做好此類災(zāi)害性天氣預(yù)報、服務(wù)地方經(jīng)濟具有重要的意義。

1 天氣實況

受西西伯利亞低槽東移南壓和北方強冷空氣共同影響，2018年4月4—6日海南州出現(xiàn)了一次大范圍的大風(fēng)降溫天氣過程。從3日14：00開始，海南州北部地區(qū)陸續(xù)出現(xiàn)了大風(fēng)天氣，夜間較白天有所減弱。瞬時風(fēng)速最大值出現(xiàn)在4日15：00的黑馬河，達36.1 m/s，陣風(fēng)風(fēng)力12級（表1）。海南州5個縣城區(qū)站點最大瞬時風(fēng)速為13.3～25.5 m/s，風(fēng)力為6～10級，5日風(fēng)速普遍大于4日，6日凌晨風(fēng)速減弱（表2）。海南州各地區(qū)日最高氣溫在5日有明顯的下降，降溫幅度為6.1～8.9 ℃，6日最高氣溫有所回升（表3）。

2 天氣形勢分析

2.1 高空環(huán)流形勢

由圖1可知，2018年4月4日8：00中高緯度為兩槽兩脊，兩脊分別位于烏拉爾山地區(qū)和貝加爾湖地區(qū)，兩槽分別位于西西伯利亞至北疆地區(qū)和我國東北地區(qū)。西西伯利亞地區(qū)有1個冷渦形成，冷渦中心低壓值為512 hPa，配合有1個 -44 ℃冷中心，對應(yīng)冷槽從45°N北伸到65°N。冷渦后部冷平流較強，使冷空氣堆積，冷渦西側(cè)與烏拉爾山高脊之間有1個較強的西北急流，隨著冷空氣不斷加強，高脊前的西北急流推動冷槽不斷東移南壓并分裂出短波槽，影響青海省北部地區(qū)，短波槽上也有較強冷平流且持續(xù)發(fā)展。700、850 hPa與500 hPa形勢場基本一致，但高層冷渦落后于低層，為后傾槽，斜壓性強，有利于冷渦的發(fā)展[2]。在海南州36°N至北疆46°N之間，等溫線密集，10個緯距里有6根等溫線。由圖2可知，5日8：00 500 hPa上，西西伯利亞低槽東移南壓至蒙古地區(qū)，等溫線和等高線變得更加密集，溫度梯度和氣壓梯度加大，溫度槽略落后于高度槽，烏拉爾山高脊發(fā)展加強，北伸至60°以北，海南州處于烏拉爾山脊前強西北氣流控制，脊前等溫線與等高線交角加大，冷渦后部冷平流較4日明顯增強，使冷渦發(fā)展加深，為5日大風(fēng)過程發(fā)展提供了有力條件。

200 hPa形勢場上，從新疆地區(qū)到青海中北部到河西走廊地區(qū)有1支明顯的強西風(fēng)急流，鋒區(qū)中大風(fēng)風(fēng)速最大值為44 m/s，海南州位于急流軸出口區(qū)右側(cè)，高空急流為低層大氣的運動提供了動量，使低層鋒區(qū)加強，高空急流促使冷空氣堆積速度加快，從而使鋒區(qū)不斷加強，造成了大風(fēng)降溫天氣。

6日8：00 500 hPa，中高緯度分裂為寬廣的一槽一脊，低槽東移至蒙古—河北以北地區(qū)，海南州受脊前西北氣流控制，配合有冷平流，加上輻射降溫，造成了6日的最低溫度較5日降低了4.4～7.1 ℃，大風(fēng)天氣過程隨著系統(tǒng)東移而結(jié)束。

2.2 地面形勢演變

在2018年4月8：00，新疆南部至青海海西以西地區(qū)為1個強高壓（圖3），中心氣壓值為1 027.5 hPa，其東南部四川地區(qū)有1個1 000.0 hPa的低壓中心，此時冷鋒位于新疆近青海地區(qū)。新疆地區(qū)有較強的冷空氣，北疆地區(qū)24 h最大變壓為+13 hPa，冷空氣分為2條路徑，1條從柴達木進入青海，1條進入河西走廊。4日14：00地面，南疆地區(qū)出現(xiàn)浮塵天氣，柴達木地區(qū)出現(xiàn)揚沙天氣。4日20：00地面圖上（圖4），北疆地區(qū)24 h最大變壓為+10 hPa，青海柴達木地區(qū)24 h最大變壓為+10 hPa，海南州北部大部分地區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)天氣。5日14：00地面上，1 038 hPa冷高壓中心壓到環(huán)湖地區(qū)，冷空氣主力已達青海東北部及甘肅地區(qū)，海南州24 h最大變壓為+7 hPa，較大的氣壓梯度使海南州大部分地區(qū)出現(xiàn)7級以上大風(fēng)，共和地區(qū)和環(huán)湖地區(qū)風(fēng)速在8～10級之間。

3 物理要素場分析

3.1 垂直速度場

分析垂直速度場可知，大風(fēng)天氣發(fā)生時，正垂直速度區(qū)的低層向東北部傾斜，反映出鋒區(qū)的垂直運動特點[4]，鋒前為抬升運動，鋒后為下沉運動，強烈的下沉運動使高空風(fēng)動量下傳，從而使地面風(fēng)速加大。

3.2 渦度

分析渦度場可知，500 hPa及以上高度有正渦度平流，有利于高層輻合，動量下傳較強，從而使低層及地面風(fēng)速增大。

4 歐洲數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品檢驗

2018年4月4—5日的ECMWF 500 hPa形勢場上，對此次強冷空氣過程的主導(dǎo)系統(tǒng)變化有較好的預(yù)報，比較預(yù)報場與實況，西西伯利亞低槽的移動路徑預(yù)報與實況比較吻合，總體顯示了較強的預(yù)報能力。

分析ECMWF不同預(yù)報時效（24～72 h）海平面氣壓場可以看出，預(yù)報場的移動路徑和實況場中的移動路徑比較一致，但ECMWF上24 h正變壓值比實況地面圖上的數(shù)值大，準(zhǔn)確指導(dǎo)了海南州的大風(fēng)、強降溫預(yù)報，具有較高的參考價值。

ECMWF 850 hPa溫度場也準(zhǔn)確預(yù)報了此次過程的降溫幅度。850 hPa的溫度預(yù)報中，提前4 d預(yù)報了4—5日海南州有6～8 ℃以上的降溫，實況海南州5個縣站降溫6.1～8.9 ℃，降溫幅度與ECMWF數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品結(jié)果一致。

5 預(yù)報服務(wù)情況

針對此次天氣過程，海南州氣象臺在4月2日發(fā)布了1周天氣預(yù)報，在4月4日發(fā)布了清明節(jié)專題預(yù)報，均準(zhǔn)確預(yù)報了此次大風(fēng)降溫天氣過程。預(yù)報海南州北部有6～7級西北風(fēng)，南部有5～6級西北風(fēng)，最大風(fēng)速可達10級，日最高氣溫下降8～10 ℃，并于5日9：40發(fā)布了全州大風(fēng)黃色預(yù)警信號。無論影響時間、強度還是范圍，預(yù)報結(jié)果均與此次天氣過程較一致，收到了良好的社會效果。

6 結(jié)語

（1）烏拉爾山高脊發(fā)展加強，脊前偏西北氣流使西西伯利亞低槽后部冷平流加強，并引導(dǎo)西西伯利亞低槽東移南壓，造成了2018年4月4—6日海南州大風(fēng)強降溫天氣過程。

（2）高空急流的形成為低層大氣的加速運動提供了動量，使低層鋒區(qū)加強，導(dǎo)致大氣層結(jié)不穩(wěn)定，為此次大風(fēng)提供了有利的條件。

（3）地面上，海南州以北的地區(qū)24 h正變壓值在+10 hPa以上，對強冷空氣的入侵具有很好的指示意義。

（4）強烈的下沉運動使高空動量下傳，從而使低層和地面風(fēng)速加大。

（5）ECMWF 850 hPa溫度趨勢預(yù)報對強降溫具有很好的指示意義。

7 參考文獻

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理和方法[M].4版.北京：氣象出版社，2007.

[2] 王慧清.2012年呼倫貝爾市一次西南大風(fēng)天氣成因分析[J].內(nèi)蒙古氣象，2016（4）：25-26.

[3] 周翠芳，張廣平.寧夏北部地區(qū)一次大風(fēng)天氣診斷分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（14）：6520-6523.

[4] 梁明珠，駱麗楠，楊小萍，等.2000年春季大風(fēng)特征分析[J].山西氣象，2002（2）：20-22.