石河子地區春季一次大風天氣分析

（新疆石河子氣象局，新疆石河子市，832000） 郭金強 郭 璇 雷 薇

（新疆天業（集團）有限公司，新疆石河子市，832000） 王肖娟

1 天氣過程概述

受西西伯利亞較強冷空氣入侵影響，2021 年5月1 日08 時至21 時石河子墾區從西北到東南先后出現大風，普遍5級偏西風，部分地方6到7級，極大風速出現在143 團農1 連站為20.2m/s，出現在08~09 時，大風持續到1 日21 時，隨后風逐漸減小。各地普遍出現揚沙，14 時～17 時莫索灣、石河子市先后出現沙塵暴，最小能見度0.6km、0.2km，墾區普遍出現小雨，部分地方中到大量。

2 大風成因分析

2.1 環流形勢

30 日20 時500hpa 高空圖上（見圖1）烏拉爾山高壓脊東移，脊前西北風帶加強，最大風速達28m/s，西西伯利亞低槽在脊前較強西北風帶引導下西伸南下加強，冷中心強度達到-31℃，在槽西南加深的同時，隨著冷空氣快速南下，鋒區不斷加強，在槽后等溫線與風場有很大交角，呈現很強的斜壓性。低槽從1 日08 時開始從北疆西部入境帶來大風降水降溫，此后一路東南下先后造成石河子地區大風沙塵天氣。

圖1 4月30日20時500hpa高空實況

在850hpa 圖上（見圖2），冷空氣在高空西北氣流帶引導下，不斷南下堆積，于4 月30 日20 時中心南下到里咸海北部，中心強度-4℃，此時鋒區呈準東西走向，鋒區強度達到6 根/10 個緯度，冷中心附近溫度場于風場呈90°，表明鋒區已處于很強的斜壓，1 日08 時到20 時，隨著西伯利亞低槽東南下入境，冷空氣快速東南下進入北疆克拉瑪依站850hpa溫度由30日20時20℃到1日20時迅速下降到6℃，24小時變溫14℃，而此時溫度場和風場在北疆地區仍呈近垂直狀態，表明斜壓不穩定仍然很強，冷空氣繼續南下。

圖2 30日20時850hpa溫度和風場實況

在地面高壓動態演變圖上（圖略）清楚地看到30 日20 時冷高壓還在咸海北部，中心氣壓1022.5hpa，50°N 以北，石河子地區處在倒槽控制下，氣壓在1002.5~1005hpa，1日08時高壓進一步加強，中心氣壓增強到1027.5hpa，在其前部巴爾喀什附近分裂出另一個高壓，冷空氣外圍東移至國界線，石河子地區1002.5~1005hpa，上游高壓中心與本地氣壓差在不斷增大。此次大風沙塵過程中上游高壓中心始終穩定在咸海北部，其前分裂的高壓促使冷空氣外圍不斷東移。

2.2 大風產生的動力條件

2.2.1 鋒區動力條件

從實況圖上（見圖2）可以看到從30日08時到1日08 時上游冷空氣不斷南下鋒區強度逐漸加強，850hpa 溫度梯度由初始的3~4 根等溫線/10 個緯度增強到6根，表明鋒區在逐漸增強，為冷空氣爆發提供了較強的動力條件。

2.2.2 3小時變壓條件

從30日08時開始上游存在正變壓中心并不斷加大，30 日11 時開始北疆地區從正變壓轉為負變壓，上下游變壓差顯著增大，到15 時變壓差增大到4.5hpa，根據變壓與風的關系可知兩地變壓差與風力成正比關系，如此大的變壓差為形成大風提供了十分有利的條件。（見圖3）

圖3 4月30日17時變壓場分析

2.2.3 垂直速度場

從實況速度場的時間垂直演變（見圖4）看，30日20 時從地面到300hpa 均為上升運動，為深厚的上升運動，大氣表現為深厚的不穩定，700hpa 為最大上升運動層，1 日08 時臨近大風出現時只有850～700hpa 為上升運動，700hpa 以上為下沉運動，不穩定層下降，不穩定度減弱。

圖4 5月1日08時700hpa垂直速度場

散度場上，大風出現時段（1 日08～11 時）上下均為輻散，只是上層輻散較大，中下層輻散較弱。

2.3 熱力條件

從4月30日石河子地區呈現為持續升溫過程，熱力不穩定增強，而上游有較強的冷空氣即將進入我區，850hpa 冷中心強度達到-4℃，預示著將有大風天氣出現。

2.4 Si指數和k指數

Si指數在30日20時為4~5℃，到1日08時下降到2~3℃，同時上游區出現大范圍<-3℃的不穩定區，k指數由30日20時的13℃到1日20時迅速上升到24~25℃。兩類指數的變化預示未來大氣層結不穩定將明顯增強，利于大風天氣的形成。

3 結語

綜上所述，在500hpa的高空環流場上西西伯利亞低槽在脊前較強西北風帶引導下迅速南下，造成了這次大風天氣過程。冷空氣入侵時不斷增強的鋒區，為冷空氣爆發提供了較強的動力條件。冷空氣入侵前期持續升溫，熱力不穩定增強，上游冷空氣入侵為大風天氣提供了熱力條件。Si指數和k指數的變化預示未來大氣層結不穩定將明顯增強，利于大風天氣的形成。