2018年東北地區一次大范圍寒潮過程分析

李婉　李帥

摘要 ? ?通過運用NCEP/NCAR逐日再分析資料和常規氣象資料等，對我國2018年1月上旬（7—9日）出現的寒潮過程進行分析。結果表明，東歐東移的冷空氣不斷堆積變強，并且高壓脊向極地發展引導西伯利亞超極地冷空氣南下以西北—東南路徑侵襲我國東北地區。沈陽地區附近從低層到高層均為上升運動，最大速度超過0.3 m/s，垂直運動上升高度可達200 hPa。沈陽南側與北側垂直方向均為強正渦度區，為其上升運動給予補充，為降溫現象發生提供了良好的抬升條件。

關鍵詞 ? ?寒潮;診斷分析;東北地區;2018年

中圖分類號 ? ?P448 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）13-0184-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

寒潮的出現往往會伴隨著降溫、大風，甚至是雨、雪或者霜凍等天氣現象的發生，會對民航交通運輸、工農業等造成巨大損失。早在1955年李憲之[1]就對東亞寒潮進行了分類，冷空氣的活動還被更加細致地劃分成全國性的、區域性寒潮以及強冷空氣或者一般冷空氣等[2]。20世紀80年代初，仇永炎等[3-6]相繼開展了寒潮天氣的預報研究。到20世紀90年代早期，Chan等[7]從東亞冬季風著手對東亞寒潮的形成進行探索。進入21世紀以來，對地方性寒潮的研究工作逐漸增多[8-10]，隨著我國冬季氣溫的顯著升高[11]，有必要對近期冬季的地方性寒潮繼續進行研究。

1 ? ?資料與方法

2018年1月7日我國出現大范圍的降溫和大風天氣，是2018年以來的首次全國大范圍寒潮過程。通過運用2018年的氣象資料對我國東北地區1月上旬（7—9日）的一次寒潮過程進行分析。所用資料為NCEP/NCAR逐日再分析資料，包括位勢高度、緯向風速、徑向風速、垂直速度、比濕，水平分辨率為2.5°×2.5°，該氣象資料由美國國家環境預報中心和美國大氣科學研究中心共同完成。

2 ? ?結果與分析

2018年1月上旬的寒潮過程是受較強冷空氣影響，1月7—9日，青海東部、西北地區東南部、華北西部和北部、黃淮南部、江淮、江漢、江南東部和南部、華南大部、貴州西部、云南東部以及內蒙古中東部、東北地區南部等地氣溫將下降6～8 ℃。1月9日凌晨，地面最低溫度0 ℃線將南壓至江南南部，江南北部最低氣溫達-7～-3 ℃，黃淮中西部、江淮西部等地區最低氣溫達-13～-8 ℃。2018年1月8日凌晨，綿陽、德陽、成都相繼降下2018年的第一場雪。全國大風降溫及最低氣溫如圖1所示，我國內蒙古、東北地區主要為西北風，風速較大。沈陽地區降溫達6 ℃，最低氣溫達-20～-16 ℃，長春、哈爾濱大部分地區甚至可達-24～-20 ℃。我國安徽省、云貴高原等地降溫幅度可達10℃。此次寒潮過程造成全國大范圍降溫，尤其是對內蒙古、東北地區影響較大。

2.1 ? ?冷空氣聚積南下

本次寒潮過程的暴發與其前期的環流形勢、冷空氣的來源和聚積與發展存在密切聯系。早在此次寒潮過程發生前3 d的2018年1月5日，如圖2（a）所示，在歐洲東部存在一閉合高壓中心沿高緯向東發展，高壓中心氣壓值達到556 dagpm。它將推動位于我國新疆北部的閉合低壓中心共同向我國東北地區移動。該短波槽隨低壓中心向下游發展，令此時位于貝加爾湖南部的高壓脊隨之向東發展移動。此時東歐東移的冷空氣尚未大范圍侵襲我國，但是低壓中心和冷空氣不斷堆積變強，為寒潮暴發提供了良好條件。

至1月8日寒潮過程暴發后，如圖2（b）所示，烏拉爾山到貝加爾湖東部處于大范圍低壓控制下，低壓中心氣壓值達到504 dagpm。東歐地區的高壓脊向極地發展，引導西伯利亞超極地冷空氣南下以西北—東南路徑侵襲我國東北地區。南支槽位于阿拉伯海附近引導西南氣流影響我國南方大范圍地區，直至日本海至我國東北地區的東亞大槽減弱東移，強冷空氣對我國的影響才能結束。冷空氣的堆積、高壓脊向極地延伸以及南支槽加深是本次寒潮過程的主要影響系統。

2.2 ? ?動力學分析

2.2.1 ? ?散度場。寒潮過程暴發前的2018年1月5日，如圖3（a）所示，我國西北地區為大范圍的輻合區，輻合中心位于我國甘肅、青海一帶，中心強度達到-12×10-6/s。我國東北地區和云貴高原地區則為大范圍的輻散區，東北地區的輻散較弱。輻合區與輻散區在東經106°附近交界，故將沿東經106°做散度場的經向垂直剖面圖。由圖3（b）分析發現，北緯30°附近對流層低層為較強的輻合，中高層為輻散，這種高低空配置使上升運動得到加強，有利于寒潮的暴發。本次寒潮過程暴發后的2018年1月8日，如圖3（c）（d）所示，我國四川地區和江西福建一帶為較強的輻合區，與降溫區基本一致。此次寒潮過程我國南方地區的降溫區與700 hPa散度場輻合區有較好的對應關系。

2.2.2 ? ?垂直運動。為進一步了解本次寒潮過程暴發后東北地區的垂直運動形勢，現以沈陽（北緯41.8°、東經123.4°）為主，沿東經120°～125°作經向平均垂直速度剖面圖。從圖4（a）可以看出，沈陽地區附近從低層到高層均為上升運動，上升速度最大可達0.2 m/s，垂直上升運動大值中心位于500 hPa附近。自南向北垂直運動在對流層中層速度最大，最大速度超過0.3 m/s，大值中心位于北緯30°以南，高度可達200 hPa。沈陽地區南側與北側均為下降運動，為其上升運動給予補充，為降溫現象的發生提供了良好的抬升條件。

沿北緯40°～45°作緯向平均垂直速度剖面圖，由圖4（b）可以發現，自西向東為上升運動與下降運動間隔出現。沈陽及東部均為強烈的上升運動，上升高度可延伸到對流層高層200 hPa層以上。最強的上升運動位于東經135°附近，上升速度達到0.2 m/s。

2.2.3 ? ?水汽條件。通過分析寒潮過程暴發后2018年1月8日對流層低層700 hPa和850 hPa水汽通量散度及風場的疊加圖可以發現，700 hPa北方冷空氣南下在我國華南地區與西南氣流交匯，產生了風向的輻合帶。與此同時水汽通量大值區也位于我國華南地區，輻合中心位于我國湖南省、江西省一帶，中心值達到-1×10-5 g/（s·hPa·cm2），見圖5（a）。

如圖5（b）所示，對流層低層850 hPa我國東部大部分地區均處于強盛的西北氣流控制下，此時水汽輻合區發展到我國西南部，東北地區、江南地區仍位于較弱的水汽通量輻散區。同時考慮到風場分布形勢，水汽輻合區將逐步影響我國南方地區。綜上所述，對流層低層水汽與動力場的輻合基本重疊為我國華南地區大范圍降溫、大風天氣的形成提供了良好的前提條件。

2.2.4 ? ?渦度分析。通過分析寒潮過程暴發后2018年1月8日渦度沿東經120°～125°的經向渦度剖面圖6（a）可以看出，對流層高層200 hPa附近同時存在2個渦度中心，負渦度中心位于北緯25°附近，正渦度中心位于北緯37°附近，渦度零線此時位于北緯31°附近。其中沈陽地區位于正渦度區內，從對流層低層到高層，渦度強度增大，200 hPa附近達到最大。

沿北緯40°～45°作緯向渦度剖面圖6（b）可以發現，自西向東正負渦度中心交替出現，對流層中層東經110°及東經150°附近均為負渦度中心，對流層中高層東經70°及東經123°附近均為正渦度中心，其中沈陽地區垂直方向由低層到高層均為強正渦度區且渦度強度最大。

3 ? ?結論

分析結果表明，2018年1月上旬（7—9日），西北地區東南部、華北西部和北部、黃淮南部、江淮及內蒙古中東部、東北地區南部等地氣溫將下降6～8 ℃，是一次強度很大的寒潮過程，對全國大范圍地區均造成了影響。

東歐東移的冷空氣不斷堆積變強，為寒潮暴發提供了良好條件。該地高壓脊向極地發展，引導西伯利亞超極地冷空氣南下以西北—東南路徑侵襲我國東北地區，直至日本海至我國東北地區的東亞大槽減弱東移，強冷空氣對我國的影響才能結束。

北緯30°附近對流層低層為較強輻合區，中高層為輻散區，這種高低空配置使上升運動得到加強，有利于本次寒潮過程暴發。寒潮暴發后在我國四川地區和江西、福建一帶為較強的散度輻合區，與南方地區的降溫區范圍基本一致。

沈陽地區附近從低層到高層均為上升運動，上升速度最大可達0.2 m/s，垂直上升運動大值中心位于500 hPa附近。自南向北垂直運動在對流層中層速度最大，最大速度超過0.3 m/s，大值中心位于北緯30°以南，高度可達200 hPa。沈陽地區南側與北側均為下降運動，為其上升運動給予補充，為降溫現象的發生提供了良好的抬升條件。

700 hPa北方冷空氣南下在我國華南地區與西南氣流交匯，產生了風向的輻合帶。自西向東正負渦度中心交替出現，對流層中層東經110°及東經150°附近均為負渦度中心，對流層中高層東經70°及東經123°附近均為正渦度中心，其中沈陽地區垂直方向由低層到高層均為強正渦度區且渦度強度最大。對流層低層水汽與動力場的輻合基本重疊為華南地區大范圍降溫、大風天氣的形成提供了前提條件。

4 ? ?參考文獻

[1] 李憲之.東亞寒潮侵襲的研究[M].北京：科學出版社，1955：35-117.

[2] 劉傳鳳.我國寒潮氣候評價[J].氣象，1990，16（12）：43-45.

[3] 仇永炎，趙其庚.1978年10月份寒潮前后的正壓能量轉換與季節過渡[J].氣象學報，1983，41（2）：159-166.

[4] 仇永炎，王為德.寒潮中期預報研究進展[J].氣象科技，1983（3）：9-15.

[5] 仇永炎，劉景秀.寒潮中期預報研究成果簡介[J].氣象學報，1985，43（2）：253.

[6] 劉怡，仇永炎.用軌跡法研究寒潮個例[J].氣象學報，1992，50（1）：62-73.

[7] CHAN J C，LI C Y.The East Asia winter monsoon.East Asi-an Monsoon.Chang C-P，Ed[M].Singapore：World Scientific，2004：54-106.

[8] DING Y H.Build-up，air mass transformation and propagationof Siberian high and its relation to cold surge in Ease Asia.Meteor[J].Atmos Phys，1990，44：281-292.

[9] 姚正蘭.遵義市寒潮天氣過程統計分析[J].貴州氣象，2000，24（1）：10-13.

[10] 王明潔，周永吉，鄒立堯.黑龍江省寒潮天氣及預報[J].黑龍江氣象，2000（3）：30-33.

[11] 丁一匯，王遵婭，何金海，等.近50年來中國氣候變化特征的再分析[J].氣象學報，2004，62（2）：228-236.