南充市寒潮天氣過程對比分析

謝霖銘 賈舒涵 焦廣建

摘 要：應用常規高空、低空和地面氣象觀測資料，使用天氣學和診斷分析方法，結合四川省天氣預報手冊寒潮預報指標，對比研究2016年2月12—14日和2018年12月27—29日發生在四川省南充市的2次冬季區域寒潮天氣過程。發現2次過程均是前期氣溫回暖后強冷空氣入侵造成的，但各自的環流形勢、冷空氣源地、強度和移動路徑都不同，為南充本地冬季寒潮天氣及強度預報積累一些經驗性指標。

關鍵詞：寒潮；關鍵區；移動路徑

中圖分類號：S161 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190515061

引言

寒潮天氣過程是高緯度或極地地區一種大規模強冷空氣向南爆發的天氣活動，中長期時效以高空極渦分裂南壓為標志。產生的天氣現象以劇烈降溫為主要特點，常伴有雨、大風、雪、冰雹等[1]，同時也是造成我國北方的雪災凍害、南方的道路結冰和凍雨等的主要誘因，給人們的生產和生活帶來很多不利影響，如2008年1月中下旬在寒潮天氣過程后出現長歷時的低溫凍雨災害，給南方帶來較大生命財產損失。丁一匯等從強降溫天氣的等熵位渦進行分析，得出位渦的大值區可以表征強冷空氣的結論[2]。全國不同地區分別應用對比分析法對當地的寒潮天氣進行分析，得出符合本地的天氣學概念指標模型[3，10]。

四川省南充市處于四川盆地東北部、秦嶺山脈南側和川東平行嶺谷西部地區[11]，北部山地，南部丘陵或淺丘，地勢走向為逐步向嘉陵江河谷地區傾斜，是全省最大的糧油種植基地。四川省天氣預報手冊中明確提到，影響盆地的地面冷空氣常常有2條路徑，即偏北路徑和偏東回流路徑。寒潮標準規定：冬季（12月—次年2月），72h內日平均氣溫最大降幅≥6.0℃，即定義為寒潮天氣；72h內日平均氣溫最大降幅≥8.0℃，為強寒潮，當南充有4個縣及以上達到上述標準時，即為區域天氣過程[12]。本文利用常規高空、低空和地面氣象觀測資料，針對2016年2月12—14日和2018年12月27—29日2次強降溫天氣過程，從環流形勢、冷空氣源地、強度、路徑等方面進行對比和分析，為本地區的區域寒潮天氣預報積累經驗，特別是強降溫指標模型的建立提供基礎，以便更好的開展預報防災減災服務工作。

1 天氣實況

2016年2月12—14日（簡稱過程Ⅰ）和2018年12月27—29日（簡稱過程Ⅱ）都屬于冬季區域寒潮天氣過程。降溫天氣開始前，南充市日平均氣溫較歷年同期偏高（圖1a），過程Ⅰ偏高達2.2～3.5℃，南部達3.5℃；過程Ⅱ偏高0.2～1.7℃，閬中達1.7℃。

圖1b為2次過程72h最大降溫幅度圖，分析發現：過程Ⅰ降溫幅度7.4～9.9℃，南部縣達9.9℃，6縣站≥8.0℃，屬區域強寒潮；過程Ⅱ降溫幅度5.4～6.8℃，閬中市達6.8℃，5縣站≥6.0℃，屬區域寒潮。圖1a和圖1b對比發現，降溫幅度與過程前基礎氣溫距平值成正相關關系，基礎氣溫距平值越高，寒潮降溫幅度也越大。

2次過程全市普降小到中雨，大部地方出現小雪或雨夾雪，儀隴站海拔（655.7m）最高，其最大積雪深度過程Ⅰ為2.4cm，過程Ⅱ為8cm。

2 寒潮天氣成因分析

2.1 冷空氣源地及移動路徑分析

過程Ⅰ在2016年1月5日有一股冷空氣來自冰島以南的洋面，經歐洲黑海-里海，在俄羅斯西伯利亞中南部加強，在天山附近堆積，7日又有一股冷空氣來自新地島以西的洋面，經巴倫支海-俄羅斯西部新西伯利亞，在寒潮關鍵區蒙古西部堆積。屬于西方路徑和西北路徑（圖2a）。

過程Ⅱ在2018年2月20日開始有冷空氣從新地島以東洋面，經喀拉海和太梅爾半島，于俄羅斯西伯利亞中東部地區逐步積累加強，在高層烏拉爾山高壓脊前偏北氣流的作用下，引導冷空氣緩慢東南移動，冷空氣在寒潮關鍵區蒙古地區進一步堆積，屬于超極地路徑（圖2b）。

2次過程的冷空氣源地和中期移動路徑不同，但是在寒潮爆發前，冷空氣都在關鍵區蒙古進行長時間的堆積，為降溫天氣提供足夠的干冷空氣。

2.2 大尺度環流特征和主要影響系統分析

2.2.1 過程Ⅰ環流形勢

過程Ⅰ屬于烏拉爾山高脊型（L型），500hpa在1月初強性高壓脊在烏拉爾山附近加強，并不斷向北發展，10日進入700N以北，冷空氣在西伯利亞堆積。

由圖3a可以看到，2016年12日20：00，500hPa高度場歐亞大陸中高緯地區為一槽一脊型，并在巴爾喀什湖和貝加爾湖以北有2個冷渦中心存在。2個冷渦的冷中心強度分別為-32℃和-44℃，對應位勢高度分別為5480gpm和5080gpm。其中貝湖以北有閉合的位勢高度等值線，而巴湖未出現閉合的位勢高度等值線。俄羅斯東部地區為一暖性高壓中心，中心值為5600gpm，高壓脊前部的偏北引導氣流將極渦的冷空氣向巴湖附近輸送，使冷空氣不斷堆積，并推動低渦中心向我國西北地區移動。貝湖以北-蒙古-新疆北部附近為一橫槽，槽后的偏北或東北風引導冷空氣在蒙古（寒潮關鍵區）堆積，并逐步侵入我國內蒙古-河套-東北地區。中低緯度地區為西風波動氣流影響，青藏高原西部為一南支短波槽，河套到東北地區溫度梯度較大，中西部地區溫度梯度較小，并有短波系統帶動冷空氣通過河西走廊，逐步東移南壓影響我國。

2016年13日20：00（圖3b），在500hpa暖性高壓脊及其前部偏北氣流引導極地冷空氣南下，在巴爾喀什湖附近逐步堆積，加強為有5440gpm閉合低值中心的切斷低壓。貝加爾湖附近的冷渦繼續加強，影響范圍逐步增大，控制鄂霍次克海和東西伯利亞，中心值為-45℃和5000gpm，貝湖附近的橫槽開始逐步轉豎，引導地面蒙古的冷空氣開始大范圍東移南下，北方強冷空氣繼續向我國華北東北地區推進。青藏高原西側的南支槽逐步加深，并有槽后溫度槽配合，同時全國范圍內500hPa等溫線亦十分密集，鋒區明顯加強，自北向南溫度梯度增大。

由圖3c可以看到，12日20：00，寒潮關鍵區蒙古中西部為一冷性高壓控制，海平面氣壓高壓中心值達1060hpa，貝加爾湖以西地區為溫度達-28℃的冷中心，地面冷鋒位于河北-河南-陜西-四川北部一線，并逐步向東移南壓影響盆地及華東地區。此時，南充市地面氣壓維持在1020hpa左右，溫度在4～5℃左右。13日20：00（圖3d），地面冷鋒已經迅速移出四川盆地，盆地海平面氣壓場密集程度減小，氣壓梯度減小，南充市地面氣壓已迅速增強至1032.5hpa左右，24h氣壓增加達12.5hpa，氣溫降至0℃。15日20：00（圖略），貝湖以西的地面冷中心逐步減弱，中心氣溫有所升高，冷中心前側亦逐步出現溫度脊，地面0℃等溫線南壓至30°N以南。16日20：00（圖略），逐步轉為高空槽后偏北氣流控制，地面氣溫有所上升，強降溫及雨雪天氣結束。

2.2.2 過程Ⅱ環流形勢

過程Ⅱ屬于兩槽一脊型（倒Ω型），從圖3a為過程前48h（25日20：00）500hpa高度場和溫度場迭加圖，中高緯為兩槽一脊型，烏拉爾山高壓脊（阻塞高壓）發展旺盛，維持3d以上，并到達70°N以北，極渦分裂，脊前西北氣流引導極地冷空氣南下，在貝加爾湖及以東地區形成冷渦，中心強度-53℃，高脊南側為階梯槽，且溫度槽落后于高度槽，為發展槽，逐步在青藏高原和巴湖附近形成南支槽。26日20：00（圖3b），500hpa烏山高脊減弱，即將崩潰，貝湖橫槽東移南壓，有所轉豎，南支槽發展加深。影響南充市的降溫降雨天氣即將發生。

2018年28日20：00，500hpa橫槽轉豎東移，新疆-青海-陜西為階梯下槽東移南壓，與青藏高原南側的南支槽迭加影響南充市，產生明顯雨雪天氣，對降溫正反饋。700hpa，孟加拉灣到盆地南部為西南急流，最大風速16m/s，南充市為急流左側的切變輻合區，動力水汽條件都較好；850hpa，南充市附近有切變線，東北路和偏東回流冷空氣共同迭加影響。地面冷空氣已經到達華南，西伯利亞地區為1077hpa的冷高壓中心，攜帶冷空氣補充南下，形成副冷鋒，到達秦嶺北側，將于28日夜間逐步影響南充市，形成此次過程最明顯的雨雪天氣時段。30日20：00，南充市轉為弱脊前的偏西北氣流控制，南支系統減弱，此次強降溫天氣過程結束。

3 結論與討論

過程Ⅰ屬于L流型，過程Ⅱ屬于倒Ω流型，2次過程均是寒潮天氣的典型形勢，500hpa冷渦和地面冷高壓強烈發展，但過程Ⅱ的中心強度明顯強于過程Ⅰ。

強冷空氣在寒潮關鍵區（蒙古）的堆積是寒潮爆發的關鍵，2次過程的冷空氣源地不同，南下路徑也不同。過程Ⅰ是以新地島以西和冰島以南的冷空氣為源地，分別從西北和偏西路徑到達關鍵區；過程Ⅱ是以新地島以東的冷空氣為源地，離北極更近，冷空氣中心強度更冷，堆積時間長，以超極地路徑到達關鍵區。

2次過程前期南充市地區氣溫持續升高，較歷史同期氣溫為正距平，寒潮爆發前的回暖是寒潮預報預警的重要指標，在其他環境條件相當的情況下，回暖越強（溫度距平越大），降溫幅度越大，所以過程Ⅰ的降溫更強，達強寒潮標準。

明顯的降雨或雨雪天氣，可以對降溫產生正反饋效應，2次過程都有明顯雨雪天氣。

參考文獻

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