果洛地區(qū)一次寒潮天氣過程分析

周措毛，劉金青，張彩霞，馬玉花，李大鵬

1.青海省果洛州氣象局，青海果洛 814000；2.果洛州達日縣氣象局，青海達日 814200

寒潮是影響青海的主要災(zāi)害性天氣之一，強大冷空氣的堆積暴發(fā)會造成劇烈的降溫和大風(fēng)雪，當(dāng)冷暖空氣交會時，會形成大范圍的降水，對人們的生產(chǎn)生活造成巨大的影響[1]。強冷空氣會使地面迅產(chǎn)生霜凍，劇烈降溫會造成人、畜、農(nóng)作物、牧草損害，伴隨其出現(xiàn)的暴雪、大風(fēng)等天氣會造成雪災(zāi)、道路結(jié)冰等災(zāi)害，嚴(yán)重影響陸地、航空交通，造成巨大的人力、經(jīng)濟損失[2]。保廣裕等[3]統(tǒng)計了青海省1980—2000年的冬半年寒潮天氣過程，采用天氣學(xué)、動力學(xué)及統(tǒng)計學(xué)等研究方法分析了這些寒潮過程的天氣形勢、冷空氣影響路徑及氣候背景等，歸納總結(jié)出青海省寒潮天氣預(yù)報指標(biāo)，建立寒潮預(yù)報模型；張青梅等[4]通過分析青海東部初冬季節(jié)出現(xiàn)的一次大到暴雪寒潮天氣，獲取到季節(jié)轉(zhuǎn)換期間青海東部地區(qū)出現(xiàn)寒潮暴雪的氣候特征，認(rèn)識降水相態(tài)變化機理，利于指導(dǎo)該類天氣的預(yù)報預(yù)警；還有學(xué)者利用常規(guī)的高低空氣象觀測資料分析了青海省2017年10月7—9日的大范圍寒潮天氣過程，認(rèn)為這類時段出現(xiàn)的寒潮是季節(jié)轉(zhuǎn)化期間常見的氣象災(zāi)害，低槽南壓、冷渦引導(dǎo)冷空氣自北向南入侵以及西伯利亞地面冷高壓南下引發(fā)寒潮天氣，穩(wěn)定維持的副熱帶高壓為寒潮降雪提供充足的水汽來源。果洛位于青海省的東南部，以畜牧業(yè)為第一產(chǎn)業(yè)，對氣候變化依賴性較強，尤其是冬半年寒潮天氣帶來的降溫、暴雪等災(zāi)害對其影響更嚴(yán)重。例如，2019年冬季雪災(zāi)造成果洛地區(qū)牲畜、牧草損害[5]。果洛地處高海拔地區(qū)，氣溫變化復(fù)雜，氣象要素影響因子多變，冷空氣特征不如平原明顯，因此研究寒潮天氣過程，建立寒潮個例庫，揭示寒潮形成機理，有利于建立寒潮指標(biāo)，為此類天氣的預(yù)報研究提供參考[6-7]。

1 天氣概況

根 據(jù) GB/T 20484—2017《冷 空 氣等級標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，定義：“日平均氣溫24 h內(nèi)降幅≥8℃，而且使該地日最低氣溫≤4℃的冷空氣活動”為寒潮。2020年10月14日，強冷空氣影響果洛大部地區(qū)，這次強冷空氣活動具有陣風(fēng)風(fēng)力大、降溫幅度大、最高氣溫下降明顯等特點。期間，瑪沁、達日、甘德、班瑪、久治的氣象站點日平均氣溫均下降了8℃以上，其中久治哇爾依鄉(xiāng)降幅最明顯，日平均下降了15.5℃。玉樹、格爾木、海西、果洛的氣象站點風(fēng)速大于16 m/s，其中雜多昂賽思鄉(xiāng)極大風(fēng)速達30.1 m/s。另外，此次寒潮天氣局地性較強，寒潮主要集中于果洛西部，玉樹地區(qū)雖然出現(xiàn)了降溫天氣，但降溫幅度均小于8℃，未達到寒潮標(biāo)準(zhǔn)。

表1 2020年10月13—14日果洛地區(qū)變溫實況

2 形勢演變分析

2.1 500 hPa環(huán)流背景及影響系統(tǒng)

分析13日08:00 500 hPa高空圖（圖1a），新地島有低槽發(fā)展，槽后有強的偏北風(fēng)，最大風(fēng)速達22 m/s，引導(dǎo)冷空氣向東南輸送。烏拉爾山地區(qū)配合有強盛的脊區(qū)，脊前的偏北氣流將冷空氣輸送至西伯利亞，冷空氣迅速在關(guān)鍵區(qū)堆積（70°E～90°E，43°N～65°N）。在 西藏高原后方，由于烏拉爾山高壓脊和高原地形的阻擋，使得此地形成了深厚的切斷低渦，并配合-20℃的冷中心，低渦槽與影響果洛地區(qū)的短波槽形成階梯形勢。14日關(guān)鍵區(qū)冷空氣堆積強盛（圖1b），貝加爾湖地區(qū)有冷槽，中心低至-32℃。烏拉爾山高壓脊東移，且經(jīng)向性增劇，脊前冷平流加強。

圖1 500 hPa高空形勢（a.13日08:00；b.14日08:00）

此次天氣過程降溫主要受新疆槽東移南壓影響。位于里海的高壓脊不斷東移，促使新疆槽東移南壓，造成了此次寒潮天氣。位于伊朗高原切斷低渦向東北方向移動，在新疆槽后產(chǎn)生趕槽作用，使新疆槽不斷移動。印度低渦不斷北抬，與新疆槽氣旋性接通，橫穿高原，在果洛地區(qū)形成了強降溫。

2.2 地面形勢分析

由圖2可看出，13日08:00烏拉爾山東側(cè)高壓脊在巴爾喀什湖與、貝加爾湖西南側(cè)、蒙古形成閉合系統(tǒng)，冷高壓中心數(shù)值分別為1 035、1 035、1 037.5 hPa。冷高壓前部冷空氣向東南方向輸送，此時冷鋒系統(tǒng)位于新疆東南部至青海茫崖一線，冷高壓前部至冷鋒后部，等壓線密集。13日白天青海南部受暖低壓控制，升溫降壓，14:00班瑪3 h變壓達40 hPa，白天班瑪縣最高氣溫達24.0℃，突破歷史第二高值，達日、甘德分別達20.0℃、19.4℃，為14日降溫寒潮天氣的形成提供了條件。

圖2 2020年10月13—14日冷鋒與地面冷高壓移動路徑

同時，巴爾喀什湖冷高壓沿西北路徑東移南壓，13日23:00移至南疆，受阿爾泰山和天山阻擋的影響，高壓中心降為1 030 hPa。14日08:00高壓系統(tǒng)東移到了冷湖、大柴旦與小灶火之間，高空有負渦度平流，高壓加強，中心數(shù)值達到1 032.5 hPa，前沿冷鋒位于海西—瑪多地區(qū)。15:00冷高壓移至果洛，中心數(shù)值升至1 035 hPa，強盛的冷空氣入侵，氣溫驟降，寒潮天氣暴發(fā)。20:00冷暖平流減弱，冷鋒消散。

3 物理量場分析

24 h變壓反映了某地氣柱總質(zhì)量的變化，能體現(xiàn)出地面與低空系統(tǒng)的變化。14日15:00的24 h變 壓圖（圖3）上除海西大部外，青藏高表現(xiàn)為正變壓，變壓中心位于果洛，中心變壓達61 hPa,與寒潮冷高壓中心位置基本一致。其在東部地區(qū)表現(xiàn)為10～20 hPa正變壓，有小幅的降溫，但未達到寒潮的標(biāo)準(zhǔn)。寒潮冷高壓過境后，新疆至海西一帶受一中心值為1 020 hPa的低壓控制，氣壓降低明顯，海西地區(qū)24 h平均溫度呈小幅上升趨勢。

圖3 2020年10月14日15:00 24 h變壓

4 可預(yù)報性分析

此次天氣過程局地性較強，未達到青海南部寒潮標(biāo)準(zhǔn)，但是達到了南部強降溫標(biāo)準(zhǔn)。南部10個代表站中，有3個站24 h內(nèi)日平均氣溫下降6℃，且最低氣溫下降到-5℃時稱為南部強降溫。根據(jù)《青海天氣氣候》對南部寒潮、強降溫天氣的預(yù)報指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)：（1）500 hPa高空圖上馬鬃山、酒泉、張掖、巴彥諾爾公、額濟納旗等5個氣象站氣溫均≤-20℃，民勤氣溫為-19℃，未達到其中2站≤-30℃的指標(biāo)；（2）玉樹與酒泉站500 hPa溫度差為18℃，達日與酒泉站的500 hPa溫度差為13℃，滿足溫度差≥8℃的標(biāo)準(zhǔn)；（3）酒泉站500 hPa為20 m/s的西北風(fēng)、張掖西北風(fēng)20 m/s、馬鬃山西北風(fēng)18 m/s、額濟納旗西北風(fēng)26 m/s，滿足4站中有3站吹西北風(fēng)且風(fēng)速≥12 m/s的規(guī)定。

綜上分析：當(dāng)500 hPa高空馬鬃山、酒泉、張掖、巴彥諾爾公、額濟納旗等5個氣象站氣溫≤-20℃，同時滿足第二、三條指標(biāo)的規(guī)定時，可以預(yù)報未來24 h南部地區(qū)可能出現(xiàn)強降溫天氣。當(dāng)3條指標(biāo)同時滿足時，可以預(yù)報24 h南部地區(qū)可能出現(xiàn)寒潮天氣。

5 結(jié)論

通過 分 析2020年10月13—14日出現(xiàn)在青海南部的寒潮、強降溫天氣過程，得出以下結(jié)論：

（1）此次過程主要受新疆短波槽東移南壓影響，引導(dǎo)西伯利亞堆積的冷空氣南下，再加上地面寒潮冷高壓的配合，共同導(dǎo)致了此次強降溫天氣過程。

（2）此次降溫天氣過程的局地性較強。受地面冷鋒影響，海西、玉樹等地區(qū)出現(xiàn)了大風(fēng)天氣，玉樹部分地區(qū)達到了強降溫標(biāo)準(zhǔn)，但寒潮天氣只出現(xiàn)在果洛西部地區(qū)。

（3）前期果洛處于暖平流區(qū)，受其影響，回暖明顯，為14日冷空氣入侵，氣溫驟降提供了有利條件。