克拉瑪依區域歷史兩次寒潮天氣過程對比分析

謝云

克拉瑪依市氣象局 新疆 克拉瑪依 834000

1 天氣實況

1987年11月24 ～26日，北疆受西西伯利亞南下的強冷空氣的影響，大部分地區出現寒潮天氣，降溫普遍達到8～12℃，降水小到中量，其中山區和北疆沿天山一帶中到大量。克拉瑪依市及周邊出現小量降水，市區天氣過程總降水量0.3mm，風力5～6級，24日至25日平均氣溫下降11.6℃，最低氣溫出現在26日達-27.2℃。（以下簡稱1987寒潮）

2010年12月31日～2011年1月3日，同樣受到西西伯利亞南下的強冷空氣影響，北疆出現寒潮天氣，各地日平均降溫達到10～12℃，大部地區出現小到中量的降水，部分地區、山區以及沿天山出現中到大量的降水。克拉瑪依市及周邊出現中量的降水，市區天氣過程總降水量5.2mm，2011年1月1日至3日平均氣溫下降10.4℃。最低氣溫出現在3日達-31.7℃，為1981年以來的同期最低溫度。（以下簡稱2011寒潮）此次寒潮天氣過后，低溫天氣持續時間較長，從4日～11日每日最低氣溫低于-30℃[1]。

2 寒潮天氣環流形勢對比分析

2.1 500hPa環流形勢

1987寒潮發生前，11月22日歐亞大陸500hPa形勢以經向環流為主，烏拉爾山北端為阻塞高壓，西西伯利亞中部橫向延伸到烏拉爾山脈中南部為低值活動區。23日，里海地區長脊，烏拉爾山北端的阻高略有所減弱并和里海脊逐漸疊加，逐漸形成烏拉爾脊，脊前的東北氣流，引導極地冷空氣南下，進一步促使西西伯利亞低槽加深，成為此次寒潮天氣的影響系統。24日，烏拉爾脊在里海附近發展加強，同時脊頂延伸至西西伯利亞中北部，致使西西伯利亞橫槽在東移南下的同時，有所轉豎，脊前冷空氣不斷堆積在巴湖和北疆國境線附近地區，使得該處鋒區在不斷加強的過程中侵入新疆。25日烏拉爾山脊在原地逐漸減弱，但是脊前氣流引導南下的極地冷空氣仍不斷補充至西西伯利亞低槽中，使其發展成為低渦，由于脊減弱緩慢，致使低渦停滯在北疆北部地區，造成了此次寒潮天氣。

2011寒潮發生前，2010年12月29日歐亞大陸500hPa為兩槽一脊型經向環流，烏拉爾山為脊，東歐和西西伯利亞為低槽。由于烏拉爾山脊發展強盛，致使其脊前的北風帶引導極地冷空氣迅速南下，不斷補充給西西伯利亞低槽，使得西西伯利亞低槽于30日在西西伯利亞中部發展成為低渦，演變為此次寒潮天氣的影響系統。31日烏拉爾山脊繼續加強，頂部向東發展，壓迫西西伯利亞低渦南移，并且脊前冷空氣使得西西伯利亞低渦不斷壯大，影響范圍有所擴大，原先位于國境線以北的鋒區逐漸南移，跨過國境線，控制了整個北疆地區。1日烏拉爾脊略有減弱，脊頂減弱向東南移動，繼續推動低渦南壓，同時脊前由正北氣流變為東北氣流，仍不斷的引導極地冷空氣南下進入新疆。2日～3日，烏拉爾山脊減弱東移到咸海和巴湖之間，但其脊頂東移到西西伯利亞北部，并原地有所增強，低渦位置也略有東移，中心位于阿勒泰東北部。從2日開始，整個西西伯利亞的槽脊系統位置較為穩定，新疆持續受到低渦的影響，造成了此次寒潮天氣。4日～10日，由于烏拉爾山脊的持續穩定，造成克拉瑪依區域的持續低溫。

對比這兩次寒潮天氣過程中的高空形勢發現，兩次天氣都是烏拉爾山脊的發展引導極地冷空氣南下，造成克拉瑪依區域的寒潮爆發，但是烏拉爾山脊的不同變化導致了兩次寒潮不同程度的危害。1987寒潮因為烏拉爾脊的減弱東移，在寒潮爆發后沒有更多的冷空氣南下，所以寒冷天氣逐漸緩解；而2011寒潮爆發后，由于烏拉爾脊的穩定存在，導致克拉瑪依區域大部出現持續低溫，危害極大。

圖1 兩次寒潮天氣500hPa高空形式

2.2 850hPa形勢分析

2011寒潮爆發前850hPa高空，克拉瑪依區域的天氣上游區域沒有明顯的冷平流，在對比了我市地面站和周邊幾個站點的資料以后發現，在12月31日～1月2日有持續降水的三天里克拉瑪依區域臺站的850hPa高空溫度露點差為2℃左右，濕度較大

1987寒潮爆發前與2011寒潮相比，在850hPa有較強的冷平流存在，溫度露點差為4℃左右。在這次天氣過程中，克拉瑪依區域則出現了5～6級的偏西風，而降水量卻僅有微到小量。

對比兩次寒潮天氣發現，在天氣來臨時，克拉瑪依區域東側都出現了風向的輔合，而且最終都出現了降水。但是不同點在于冷平流的存在與否。因此，在未來在寒潮預報中，出現風向輔合的情況時，則應偏向于降水的預測；而對于有冷平流存在的寒潮應將預報側重點放在考慮風力狀況[2]。

3 近地面層結對比分析

1987寒潮爆發前，11月23日高壓位于烏拉爾山地區，而北疆北部是一個低壓。24日高壓整體不斷加強并向東南移動，地面氣壓從23日08時到24日08時的24小時變壓為16hPa，從實況資料中可以明顯看出鋒面由巴湖以北的地區東移南下至新疆北部地區。24日20時，高壓繼續東移南壓，此時的12小時變壓為12hPa，在這12小時當中，克拉瑪依區域出現降水0.3mm，并伴有15m/s的偏西風。由于降水和刮風，24日的日平均氣溫為-10.4℃。25日高壓中心移到巴湖至阿勒泰一線的北部。由于受到高壓的控制，天氣較為穩定，25日克拉瑪依區域的日平均氣溫下降至-22℃。26日高壓中心東移至北疆以北地區，27日移至蒙古西部，之后逐漸結束對克拉瑪依區域的影響。

2011寒潮爆發前，30日地面位于烏拉爾山中南部有一個高壓，此外，西西伯利亞北部和蒙古西部還有二個高壓，咸海到巴湖北側以及新疆等地處于低壓中。31日低壓逐漸減弱南下，上述的三個高壓開始逐漸融合，31日11時鋒面位于北疆西北國境線附近，北疆各地開始逐次出現降水。1日～2日，地面三個高壓仍然不斷在融合，并緩慢東移，但是鋒面位置變化不大，仍然東北—西南方向貫穿北疆中北部，各地持續降雪。3日，三個高壓融合為一個，中心位于西西伯利亞中部，高壓整體東移到北疆正北方向，鋒面東移出北疆，北疆處于高壓南部，天氣穩定。1日的日平均溫度為-15.4℃，2日的24小時日平均溫度下降了9.2℃，3日的48小時平均溫度下降了12.1℃。從12月31日～1月2日克拉瑪依區域地面維持偏東風。

1987寒潮的地面高壓雖強，但是對克拉瑪依區域的影響卻不大。第一，寒潮發生時間在11月，前期溫度較高，整個過程的氣溫雖然降幅較大，但是最低溫度只達到-27.2℃，再加上高壓移動速度較快，致使冷空氣不能堆積使地面持續降溫，所以危害較小；第二鋒面過境快，降水量少。而2011寒潮造成的危害則要嚴重許多，因為首先，由于地面鋒面在北疆地區的維持，造成各地降水量大，易造成雪災；其次，由于高壓穩定維持，冷空氣可以不斷對地面進行降溫，使得克拉瑪依區域最低氣溫達到-31.7℃，為81年以來的最低氣溫；最后，由于高壓位置變化不大，使克拉瑪依區域持續低溫達9天。另外兩次寒潮天氣的地面風向有所不同，1987寒潮為偏西風，而2011寒潮為偏東風[3]。

4 降水成因對比分析

4.1 水汽條件對比分析

1987寒潮爆發前克拉瑪依區域上游地區850hPa的溫度露點差平均都在3.5℃左右；2011寒潮爆發前，克拉瑪依區域上游地區的溫度露點差平均都在2.5℃左右。因此兩次寒潮爆發時，濕度條件相差不大，均為寒潮天氣過程中降水的發生提供了有利的水汽條件。

4.2 動力條件對比分析

1987寒潮過程中，由于850hPa存在冷平流，以及天氣發生前溫度較高等因素，在寒潮爆發時，克拉瑪依區域850hPa和地面都以偏西風為主，低層大氣的輻合上升條件較差，不利于出現較大降水量。

2011寒潮過程中,850hPa沒有明顯的冷平流，克拉瑪依區域850hPa為西北風，而近地面層始終維持偏東風，再由于克拉瑪依地處準噶爾盆地西北緣，西部為托里山區，海拔較高，克拉瑪依區域地勢自東向西逐漸抬升，偏東氣流受到地形強迫抬升，為降水提供了穩定的上升動力條件。因此，此次寒潮天氣過程中的降水量遠高于1987寒潮天氣過程[4]。

圖2 克拉瑪依地區地形抬升效果圖

5 結束語

烏拉爾山脊的發展導極地冷空氣南下，造成了這兩次寒潮天氣，另外由于烏拉爾脊的長時間維持，更是造成了持續低溫災害。可見烏拉爾山高壓脊的存在是造成克拉瑪依地區寒潮天氣的重要組成條件，并是衡量降溫情況的直接因子之一。

寒潮天氣過程中，中低空冷平流的強弱，直接影響天氣過程中大風的強度，也是預測冬季風吹雪災害是否發生的重要參考指標之一。

寒潮天氣過程中降水量的大小不僅需要持續穩定的水汽輸送，更需要水汽輻合上升的動力條件，而對于克拉瑪依地區特殊的地理環境來說，偏東風的維持是預測克拉瑪依地區寒潮天氣中降水量級的必要參考指標之一。