呼倫貝爾市冬季低溫災害時空分布特征及成因機理研究

伊德爾呼，黃文震，楊保成，李耀東

(1.呼倫貝爾市海拉爾區氣象局，內蒙古 海拉爾 021008；2.呼倫貝爾市氣象局，內蒙古 海拉爾 021008)

1 資料與方法

1988～2000年普查及分析資料為NCEP數據，2001～2017年普查及分析資料為MICAPS數據，觀測資料選用常規氣象觀測資料，采用天氣學原理和天氣動力學診斷分析方法，對呼倫貝爾市1988年1月1日～2017年12月31日的冬季低溫災害天氣進行分析。

2 呼倫貝爾地區冬季低溫災害標準

呼倫貝爾市各地氣候差異較大，呼倫貝爾市氣象臺依據距平分析、聚類分析等方法，統計總結出本地區的低溫災害閾值。據此結論，將呼倫貝爾地區劃分為5個區域（圖1），其中II-1區與II-2區因在低溫氣候特征上表現較為接近，可將二者并為II區。

圖1 低溫災害區域劃分

表1 呼倫貝爾市各站冬季低溫災害閾值

統計標準：每日≥6站達到低溫標準，記為一個低溫日；一個或連續幾個低溫日，記為一個低溫過程。

3 冬季低溫過程統計

1988年1月1日～2017年12月31日，呼倫貝爾地區出現低溫天氣過程115次，低溫日307 d，低溫天氣過程中共有2814站次達到低溫災害閾值，最低氣溫出現在圖里河（50434）站，2001年2月5日達到-49.6℃。

表2 1988～2017年呼倫貝爾市低溫天氣過程達閾值站點統計

在115次低溫天氣過程中，出現低溫日數最多的為圖里河（50434），共計302日，最少的為扎蘭屯（50639）共計37日。其中I區在220～302日，II區在99～251日，III區在77～154日，IV區在37～183日。

4 天氣形勢分析

4.1 高空形勢

冬季低溫災害天氣過程中高空天氣形勢基本為冷渦型、冷槽型、橫槽型，在天氣形勢演變中，這幾種天氣形勢也會互相轉化（圖2）。

圖2 冷渦轉化為橫槽

4.2 地面形勢

通過對低溫日的地面場分析，地面形勢場上呼倫貝爾地區基本位于低壓后高壓前或高壓區，氣壓差約在2.5～20.0 hPa，其中5.0～12.5 hPa出現的頻率較高（圖3）。

圖3 呼倫貝爾地區地面氣壓場氣壓差分布頻率

5 要素場分析

5.1 溫度場

從各層的溫度場可以看出，低溫天氣的溫度場基本為低溫區、溫度槽的形式（圖4）。極地或西伯利亞冷空氣沿引導氣流輸送至呼倫貝爾地區，受低渦或低槽的影響，冷空氣在本地區聚集，導致低溫天氣產生。

圖4 呼倫貝爾地區850 hPa溫度場分布

5.2 風場

低層風場以偏西風、西北風為主，風速約2～8 m/s。地面風場基本相似，系統影響期間以偏西風、西北風為主，牧區因地形影響風速略大，其余地區風速多在2～6 m/s。

6 物理量場

6.1 相對濕度

在冬季低溫天氣過程中，因氣溫較低，飽和水汽壓低，水汽的絕對含量較少也能接近飽和，相對濕度值一般較高，對低溫預報的表現不明顯。

6.2 垂直速度

分析低溫天氣的垂直速度場，呼倫貝爾大體為下沉運動或弱的上升運動（圖5）。

圖5 呼倫貝爾地區700 hPa、850 hPa垂直速度場分布

6.3 溫度平流

溫度平流場一般表現為冷平流，如果前期冷平流較強，即使后期出現暖平流，氣溫上升幅度小，低溫天氣仍能維持（圖6）。

圖6 呼倫貝爾地區700 hPa、850 hPa溫度平流場分布

圖7 紅外云圖

7 衛星云圖

低溫天氣過程中常表現為系統云系，以中高云為主。

8 天氣形勢的預報著眼點

高空圖上應重點關注冷高壓的生消、強度及持續時間。冷高壓生成，則極端低溫天氣出現；冷高壓發展越強，表明冷空氣勢力越強，則極端低溫天氣強度越強；環流形勢穩定，則冷高壓將維持較長時間，極端低溫天氣將隨之維持。500 hPa高空場上呼倫貝爾基本位于冷渦或冷槽后部，位勢高度值接近或低于516 dagpm，則呼倫貝爾地區出現低溫天氣的概率較大。對于地面形勢場分析，主要通過對低溫日的地面場分析，地面形勢場上呼倫貝爾地區基本位于低壓后高壓前或高壓區影響，氣壓差約在2.5～20.0 hPa，其中5.0～12.5 hPa出現的頻率較高。

從各層的溫度場分析得出，低溫天氣的溫度場基本為低溫區、溫度槽的形式。極地或西伯利亞冷空氣沿引導氣流輸送至呼倫貝爾地區，受低渦或低槽的影響，冷空氣在本地區聚集，導致低溫天氣產生。500 hPa溫度場上等溫線接近或低于-40℃；700 hPa溫度場在-28～-32℃等溫線范圍內，850 hPa溫度場為-24～-28℃等溫線范圍內極易出現低溫天氣。

從風場分析，低層風場以偏西風、西北風、偏北風為主。地面風場基本相似，系統影響期間以偏西風、西北風為主，牧區因地形影響風速略大。

低溫天氣出現時，850 hPa風速約在4～10 m/s左右，925 hPa風速約在2～6 m/s左右，地面約在2～4 m/s或靜風。

9 物理量定量預報指標

相對濕度：在冬季低溫天氣過程中，因氣溫較低，飽和水汽壓低，水汽的絕對含量較少也能接近飽和，相對濕度值一般較高，對低溫預報的表現不明顯。

垂直速度：分析低溫天氣的垂直速度場，呼倫貝爾大體為下沉運動或弱的上升運動，一般850 hPa或700 hPa的下沉運動在(4～12）×10-3hPa/s之間易于低溫天氣出現。

溫度平流：溫度平流場一般表現為冷平流，如果前期冷平流較強，即使后期出現暖平流，氣溫上升幅度小，低溫天氣仍能維持，850 hPa、700 hPa的冷平流一般在(-6～-18)×10-5℃/S這一區域內利于低溫天氣出現。詳細預報指標見表3。

表3 呼倫貝爾市低溫天氣過程預報指標匯總表