2018年4月5—7日延安市寒潮天氣過程分析及預報服務

同明偉

摘要? ? 利用常規觀測天氣資料和陜西秦智網格預報產品，對2018年4月5—7日延安市寒潮天氣過程進行綜合分析。結果表明，在500 hPa高空槽轉豎東移過程中，西伯利亞中部冷空氣經西北路徑向東南推進，暴發此次寒潮天氣。對于本次寒潮天氣過程，秦智網格系統準確預報出此次降溫的開始時間和持續時間、降溫趨勢、最低溫度出現時間，為提前預報和及早開展服務提供了有利條件;同時當平流降溫起主要作用時，秦智網格系統最低溫度預報結果與實況基本一致;當非絕熱降溫起主要作用時，秦智網格系統最低溫度預報結果與實況相比偏高，需要修正。

關鍵詞? ? 寒潮;環流形勢;預報服務;秦智預報;陜西延安;2018年4月5—7日

寒潮是冬季的一種災害性天氣，指來自高緯度地區的寒冷空氣，在特定的天氣形勢下迅速加強并向中緯度地區侵入，造成沿途地區大范圍劇烈降溫、大風和雨雪天氣，這種冷空氣南侵達到一定標準就稱為寒潮[1]。中央氣象臺2006年制定的冷空氣等級國家標準中規定寒潮標準是24 h或48 h最低氣溫下降8 ℃或10 ℃及以上，且日最低氣溫下降至4 ℃以下。“橫槽轉豎”是西北地區暴發寒潮天氣的一種特定天氣形勢，正渦度輸送對寒潮暴發有一定的作用[2]。全國其他地區也對本地寒潮過程中的環流形勢、影響系統和移動路徑等方面進行了詳細分析[3-8]。

寒潮是延安地區主要災害性天氣之一，尤其是在春季與之相伴的低溫凍害對農業生產和居民生活有著極大影響，歷來是氣象部門的關注重點。近年來，延安地區蘋果產業不斷發展，由于低溫凍害會對蘋果幼花造成重大影響，故對氣象部門針對寒潮天氣預報提出了極高的要求。本文通過分析此次寒潮天氣過程的環流形勢，總結預報服務過程，評估陜西秦智網格預報的優缺點，以期為今后提高延安寒潮天氣的預報預警和防御能力以及決策服務提供科學依據。

1? ? 天氣綜述

2018年4月5—7日受西伯利亞強冷空氣影響，延安市出現大范圍降溫和大風沙塵天氣，6日極大風速達14.2～24.4 m/s，7日最低氣溫達到 -9.5～-3.6 ℃，48 h最低溫度降幅8.8～14.2 ℃，達到寒潮標準。此次寒潮過程降溫范圍廣、持續時間長、降溫幅度大，志丹、延川、甘泉、富縣、洛川5個縣區最低溫度突破了自1980年以來4月上旬低溫極值。寒潮給人民群眾生活帶來諸多不便，尤其是對蘋果幼花造成重大影響，花期凍害嚴重影響蘋果產量。

2? ? 預報服務

2018年1月1日至4月1日，延安各縣≥5 ℃、≥10 ℃的有效積溫較2017年、2016年及近30年平均值顯著偏多，≥5 ℃的有效積溫偏多62.1 ℃（吳起）～114.1 ℃（寶塔區），≥10 ℃的有效積溫偏多13.5 ℃（吳起）～56.9 ℃（寶塔區），利于蘋果提前開花。3月延安各縣區平均氣溫為7.3 ℃（吳起）～9.9 ℃（延川），平均氣溫8.9 ℃;與歷年同期比較，各縣區均偏高，偏高3.6～5.1 ℃。最高氣溫為26.0 ℃（黃龍）～30.0 ℃（延長）。根據調查顯示，延安大部分地區逐步進入始花期。

為有效減少低溫凍害對蘋果幼花造成的損失，結合陜西省秦智網格預報，延安市氣象臺4月2日發布大風降溫消息重要天氣報告，延安市氣象局并于4月3日11：00啟動重大氣象災害（寒潮）Ⅳ級應急響應，市生態中心逐日發布農用氣象預報信息，市、縣氣象局積極會商、及時發布預警信號，為政府決策和人民防御提供重要信息支撐。

3? ? 環流背景和影響系統

分析2018年4月5—7日500 hPa槽線動態可以看出，促使此次寒潮暴發類型是“橫槽轉豎型”，主要影響系統是500 hPa橫槽轉豎東移，冷空氣以分裂方式經西北路徑向東南入侵影響延安地區，由于冷空氣來源于高緯度地區，系統深厚，造成此次寒潮過程時間長、范圍廣、強度大。

3.1? ? 高空環流形勢

此次大范圍的寒潮天氣主要由500 hPa上貝加爾湖東部的冷渦引導冷空氣南下以及地面冷高壓共同造成。由圖1（a）可知，5日20：00中高緯呈一槽一脊型，高壓暖脊在烏拉爾山附近，在貝加爾湖東部有一冷渦，冷中心強度達到 -40 ℃，冷渦中心至新疆東部有一橫槽，系統移動緩慢，從而使北極的冷空氣在烏拉爾山脊前的引導氣流下在橫槽內聚集，形成一股極寒的冷空氣，正渦度平流使高空產生下沉運動，導致地面冷高壓增強，從而使冷空氣堆積。由圖1（b）可知，隨著系統緩慢發展，延安地區溫度劇烈下降，至6日20：00，貝加爾湖東部冷渦向東移動合并于日本海附近冷渦，冷中心強度基本不變，高空橫槽加速旋轉南下，延安地區位于高空冷槽后部，完全受冷渦后部西北氣流控制，冷空氣入侵延安地區并繼續向東南移動。

3.2? ? 地面影響系統

在地面天氣圖上，寒潮天氣過程中冷空氣暴發往往表現為一個強大的冷高壓聚積、加強和移動的過程。由圖2（a）可知，此次寒潮暴發前期5日8：00，新疆東部為一個強大的冷高壓，中心強度1 050 hPa，溫度-23 ℃，延安位于高壓前部，以多云為主，各縣區平均溫度12.1～15.9 ℃、最低氣溫0.3～6.3 ℃，冷暖空氣在陜西以北地區形成了強烈的鋒區，冷高壓以分裂的方式緩慢向東南方向移動發展;冷高壓的移動代表冷鋒的移動，即冷空氣移動發展。由圖2（b）可知，至6日8：00，冷高壓范圍擴大，但強度稍微減弱，中心強度1 045 hPa，溫度-20 ℃，在陜西西北部形成-11 ℃冷中心，延安地區位于冷高壓底前部，等壓線加密，鋒區位于延安上空，氣溫劇烈下降，風速增大。由圖2（c）可知，至7日8：00，冷高壓中心進一步擴大并向東南移動，延安地區完全被冷中心控制，氣溫降至最低。

4? ? 秦智網格預報評估

智能網格預報是陜西省氣象現代化建設的重要一環，實現了對點、線、面、任意時段的精細化氣象服務，充分實現了人機交互網格預報編輯，簡化了預報員以往的重復勞動、低效繁瑣的工作流程，進一步提高了預報的準確率和精細化程度，為全省各級氣象部門提供了強大的天氣預報支撐，有效減少了災害性天氣對人民財產造成的損失。

在此次寒潮天氣過程中，陜西秦智網格系統準確預報了此次降溫的開始時間、持續時間以及最低溫度出現的時間，為氣象臺預報服務作出了重大貢獻。以4月2日預報為例，120 h內延安各縣區最低溫度持續降低，與實況降溫時間基本一致，表明秦智網格預報具有較好的參考作用;72 h內最低溫度均>0 ℃，對蘋果幼花影響較小。4月5—6日延安各縣區最低溫度降幅較大，中北部地區6日最低溫度<0 ℃，4月6—7日最低溫度繼續降低，7日早上各縣區最低溫度達到最小，最低氣溫位于-0.6～-7.4 ℃，符合實況。綜上所述，秦智網格系統準確預報了降溫的開始和持續時間強、降溫趨勢、最低溫度出現時間，尤其是對7日凌晨0 ℃以下最低溫度持續時間給出了準確預報，為提前預報和及早開展服務提供了有利條件。

溫度的變化主要取決于溫度平流和非絕熱因子的作用。溫度平流主要考慮平流冷暖性質和強度，非絕熱因子考慮輻射、水汽凝結、蒸發和地面感熱對氣溫的影響。將秦智網格預報結果與天氣實況結合分析，由圖3可知，在4月5—6日寒潮強降溫過程中，4月5日20：00延安地區天氣以多云為主，位于500 hPa高空橫槽前部，地面鋒線即將影響延安各縣區;700 hPa延安西部存在明顯冷平流中心，中心強度0.6×10-6 ℃/s，延安上空受冷平流影響。5—6日降溫過程以平流降溫為主，非絕熱降溫影響較弱，6日最低溫度預報（-5.8～3.1 ℃）與實況（-3.5～3.5 ℃）基本一致。4月6日20：00 500 hPa高空橫槽基本轉豎，延安地區天氣以晴天為主，位于500 hPa高空槽后;地面上完全受高壓系統控制，西部冷平流中心消失，延安上空受暖平流影響，冷平流影響明顯減弱。以上表明6—7日降溫過程以非絕熱降溫為主，但7日最低溫度預報（-7.4～-0.6 ℃）明顯高于實況（-9.5～-3.6 ℃），需要修正。

5? ? 結論

（1）本次寒潮屬于橫槽轉豎型。地面冷高壓在貝加爾湖西部積聚增強，500 hPa貝加爾湖東部冷渦引導冷空氣南下，強冷空氣通過分裂的方式擴散南下，造成此次寒潮過程時間長、范圍廣、強度大。

（2）秦智網格系統在此次寒潮預報中表現優異，準確預報出此次降溫的開始時間和持續時間、降溫趨勢、最低溫度出現時間，為政府及時決策和人民科學防御提供了重要的信息支撐。

（3）平流降溫和非絕熱降溫均是造成此次強降溫的主要原因。當平流降溫起主要作用時，秦智網格系統最低溫度預報結果與實況基本一致;當非絕熱降溫起主要作用時，秦智網格系統最低溫度預報結果與實況相比偏高，需要進行修正。

6? ? 參考文獻

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣原理和方法[M].北京：氣象出版社，2000.

[2] 張培忠，陳光明.影響中國寒潮冷高壓統計研究[J].氣象學報，1999，57（4）：193-501.

[3] 張秉祥，王立榮，楊榮珍.數值預報產品對寒潮天氣過程的預報能力檢驗[J].干旱氣象，2010，28（1）：96-101.

[4] 李文莉，宋琳琳，伏晶.2009年1月21—23日西北區寒潮天氣過程分析[J].安徽農業科學，2013，41（10）：4502-4505.

[5] 馬嚴枝，李娟，李新生，等.2016年一次寒潮天氣過程分析[J].中國農學通報，2017，33（18）：94-102.

[6] 陳豫英，陳楠，聶金鑫，等.2011年3月寧夏一次寒潮天氣過程診斷[J].干旱氣象，2012，30（1）：244-248.

[7] 何建業，楊鐵鋼，張連霞.河套地區一次寒潮強降雪過程環流形勢及物理成因分析[J].內蒙古氣象，2010（2）：6-8.

[8] 李向紅，廖幕科，熊英明，等.影響廣西的三次寒潮過程對比研究[J].氣象科學，2011，33（2）：224-232.