2021年11月中旬新疆地區一次寒潮降溫天氣過程分析

摘 要：利用地面觀測資料、NCEP再分析資料、臺站觀測資料等對2021年11月17—20日出現在新疆地區的寒潮降溫天氣過程進行分析。結果表明：寒潮出現過程中，中亞低渦位置偏北，西北氣流在槽后出現，且強度較大，加快了地面冷空氣向南方地區轉移速度，再加上短波槽持續分裂，對新疆地區的影響范圍不斷擴大，為新疆阿勒泰及周邊地區持續低溫雨雪天氣的出現提供了有利條件；高層輻散、低層輻合的結構產生了抽吸作用，推動了上升運動的發展加強，為這次寒潮降溫天氣的出現提供了有利的動力條件；強降雪天氣與地面冷高壓入侵新疆地區的時間保持一致；寒潮降溫天氣還沒有出現前，700 hPa高度以下存在2個水汽通量散度輻合中心，阿勒泰高空處有水汽聚集，且低層處存在極為強盛的水汽輻合作用，為這次寒潮降溫雨雪天氣的出現給予了充沛的水汽條件。

關鍵詞：新疆地區；寒潮降溫；環流形勢；物理量場

中圖分類號：P458.122 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）02–0-03

寒潮屬于大強冷空氣大范圍的活動過程，是指在天氣形勢一定的情況下，來自高緯度地區的寒冷空氣強度快速增大并逐漸移動到中低緯度地區，使得所經地區的氣溫快速驟降，同時伴隨大風和雨雪天氣的現象。一旦這種冷空氣向南入侵的過程中達到特定標準就形成了寒潮。中央氣象臺規定的寒潮標準將過程降溫與溫度負距平進行結合來規定冷空氣的強度。過程降溫是在冷空氣影響期間的始末，日平均最高氣溫與最低氣溫之間的差值；溫度負距平是冷空氣影響期間的日平均最低氣溫與該日所在旬多年旬平均氣溫之間的差值。通常情況下，將日平均溫度過程總降溫幅度在10 ℃以上和溫度負距平的絕對值在5 ℃以上的冷空氣稱之為寒潮，而將過程總降溫幅度在7 ℃以上和溫度負距平的絕對值高于3 ℃則稱之為強冷空氣[1-2]。

一旦暴發寒潮天氣，沿途會出現降溫、雨雪、大風或冰凍天氣，影響范圍極為廣泛。大雪、冰凍、雨凇等的出現會造成交通運輸堵塞，通信設備中斷；沿海地區的大風會導致風暴潮及海上翻船事故；大幅度降溫天氣會使農作物、瓜果、熱帶作物等遭受不同程度的凍害；寒潮大風、降水、跑道結冰等天氣現象對飛機起降安全的影響較大，是威脅航空飛行安全的重要天氣現象之一。因此，寒潮對工農業生產及社會大眾的生活影響均較大，屬于災害性天氣過程[3]。

寒潮的出現也會對人類產生有利的一面。相關研究指出，寒潮是高低緯度地區間交換能量的天氣過程，冷空氣向南轉移的過程中，低緯度區域的熱量傳遞到高緯度區，使得前者降溫，后者升溫，縮小了兩者間的溫差，有利于維持全球熱量平衡[4]。若是南方地區有寒潮入侵，極易引發區域性的降水天氣，有利于緩解冬季干旱。同時，因寒潮出現時帶來的降溫天氣，對小麥順利越冬、鹽業制鹵等方面均有積極作用。相關部門應做好寒潮天氣預報工作，并積極采取科學、有效的防御措施。

新疆是我國出現寒潮天氣最為頻繁的地區之一，尤其是秋冬春季寒潮天氣產生的危害最為嚴重。鑒于寒潮的影響大，國內有學者針對寒潮出現時的環流演變、冷空氣源地、路徑和形成機理方面均開展了研究[5]。利用地面觀測資料、NCEP再分析資料、臺站觀測資料等，分析了2021年11月17—20日出現在新疆地區的寒潮降溫天氣過程，以期提升對寒潮天氣的科學認知，為日后寒潮天氣預報預警及防御提供參考借鑒，增強當地政府部門的防災減災能力。

1 天氣實況及氣象服務

1.1 天氣實況

2021年11月17日—20日，新疆阿勒泰地區發生了一次寒潮天氣過程。寒潮天氣過程出現了降雪、強降溫天氣。阿勒泰大部分地區最低溫度下降了8.0 ℃以上。阿勒泰地區北部的局部區域有中到大雪，山區局地暴雪，并且伴有4～5級西北風。相關氣象資料統計顯示，11月17日阿勒泰地區平均氣溫為-4.0 ℃，11月18日平均氣溫為-6.0 ℃，11月19日平均氣溫為-13.0 ℃，

11月20日平均氣溫為-17.0 ℃。

1.2 氣象服務

新疆維吾爾自治區氣象臺2021年11月17日15：20發布道路結冰黃色預警信號：預計17日夜間至19日夜間，北疆大部、哈密市等地斷斷續續有降雪降溫天氣，上述大部區域的地表溫度將降至0 ℃以下，路面積雪、道路濕滑，可能出現對交通有較大影響的道路結冰，請加強防范。

新疆維吾爾自治區氣象臺2021年11月18日00：10將大風藍色升級為大風黃色預警信號：截至11月18日，伊犁州、博州、塔城地區北部、克拉瑪依市等地的部分區域已出現8級左右西北風，陣風9～10級。預計目前到18日白天，上述地區和阿勒泰地區、昌吉州東部、吐魯番市、哈密市等地的部分區域陸續有9級左右西北風，風口風力11～12級，塔城地區北部、克拉瑪依市等地風口地區和三十里、百里風區陣風可達13級。北疆局地伴有風吹雪，請加強防范。

2 環流形勢

結合500 hPa形勢場圖，2021年11月17日08：00（圖

1a），歐亞中高緯度地區呈現出“兩槽一脊”的環流形勢，中亞低渦位置稍微偏北，西北氣流在槽后出現，且強度較大，此時的最大風力強度高達12級左右，地面冷空氣不斷向南方地區加快轉移，同時短波槽持續分裂，隨著時間的推移，該環流形式對新疆大部分地區的影響不斷加大。由于高度槽比溫度槽提前，使得低渦發展速度加強，再加上低渦前部有西南氣流，對新疆西部地區的影響范圍進一步擴大。11月18日08：00，由于低渦向東移動的過程中持續南壓，西南氣流在對新疆以北大部分地區產生影響后逐漸轉為偏西氣流。由于短波槽移動速度過快，短時間內開始對新疆北部阿勒泰及周圍地區產生影響，同時導致這些地區溫度的驟降，還伴隨著降雪天氣；11月19日08：00（圖1b），因低渦向東逐漸發展，此時的低渦底部偏西氣流逐漸影響新疆以北的阿勒泰及周邊地區，溫度槽比高度槽落后，雖然短波槽強度較弱，但活動卻極為頻繁；11月20日20：00，低渦在向東移動的過程中從新疆一帶移出，影響新疆北部阿勒泰一帶的寒潮低溫雨雪天氣過程基本結束。

在地面形勢場上，2021年11月17日20：00（圖2a），

巴爾喀什湖與咸海兩地間存在地面冷高壓，中心值達到了1 034 hPa；隨著時間的推移，到了11月18日08：00，地面冷高壓向東移動發展；11月19日08：00（圖2b），地面冷高壓前繼續有小高壓分裂，且對新疆產生的影響不斷加大；之后，因中亞地區暖低壓的影響，減緩了高壓主體的發展速度，且逐漸趨于穩定，也是造成地面冷高壓強度逐漸減弱的主要原因。11月19日14：00，地面高壓中心強度逐漸增大，影響范圍再次擴大，地面中心強度達到了1 042.5 hPa，相較于11月17日20：00增大幅度為8.5 hPa。同時，較為寬廣的高壓帶也開始影響新疆北部阿勒泰及周圍地區，高壓強度加大，影響阿勒泰的降雪強度增大；11月20日20：00，冷高壓強度減弱的同時東移北抬，影響阿勒泰的寒潮雨雪天氣過程基本結束。

3 物理量場診斷

3.1 動力條件

通過對這次寒潮降溫天氣的垂直速度場進行分析（圖3a），在2021年11月18日08：00，新疆阿勒泰地區以上升氣流為主，而500 hPa以下高度處的垂直速度不足

-0.4 Pa/s，以強上升氣流為主，而500 hPa到900 hPa高度處存在水平輻合中心及輻散中心（圖3b），中心值達分別為-8.0×10-5、8.0×10-5 s-1，這種高層輻散、低層輻合的結構產生了抽吸作用，推動了上升運動的發展加強，為這次寒潮降溫天氣的出現提供了有利的動力條件；從當天12：00往后，阿勒泰地區低空處的上升氣流逐漸轉為下沉氣流，影響當地的降雪天氣強度越來越弱。

2021年11月19日08：00往后，400～700 hPa高度處的下沉氣流強度不斷加大，尤其是600 hPa高度處存在垂直速度大值區，中心值高達0.6 Pa/s，低層處的上升氣流強度增大抬升，而700 hPa高度以下主要表現為上升氣流；11月19日16：00～17：00，950 hPa處存在垂直速度大值區，影響阿勒泰的新一輪降雪天氣開始出現；當天20：00，阿勒泰地區700 hPa以下低空以弱的輻散區為主，阿勒泰地區400 hPa高空處有水平散度輻合區，中心值為-10×10-5 s-1，而500 hPa以上高空處以強輻合區為主，到了11月20日下午，低層處存在水平散度輻散中心，數值為8.0×10-5 s-1，影響阿勒泰地區的寒潮降雪天氣過程基本結束。

3.2 水汽條件

對于新疆地區的這次寒潮雨雪降溫天氣來說，低層水汽大量水汽積累為其提供了源源不斷的水汽供應。在寒潮降溫天氣還沒有出現之前，2021年11月17日08：00，700 hPa高度以下存在2個水汽通量散度輻合中心，阿勒泰高空處有水汽聚集，且低層處存在極為強盛的水汽輻合作用，為這次寒潮降溫雨雪天氣的出現給予了充沛的水汽條件；11月18日06：00～14：00，850～

600 hPa高度處的相對濕度數值趨于飽和，且該時間段同強降雪天氣的出現有很好的對應關系。結合水汽通量散度場，11月18日08：00，因下層到上層之間呈現出“輻散-輻合”的特征，850～600 hPa間是水汽輻合區，再加上風速輻合，對阿勒泰寒潮降雪天氣的發生發展有促進作用；11月19日20：00到11月20時08：00，800～900 hPa低層有弱的水汽輻合；950 hPa以下的水汽輻散中心較為顯著；11月20日20：00往后，850 hPa以下以正值區為主，影響新疆地區的降雪天氣強度逐漸減弱，這次寒潮降溫天氣過程基本結束。

4 結論

（1）寒潮出現過程中，中亞低渦位置偏北，西北氣流在槽后出現，且強度較大，加快了地面冷空氣向南方地區轉移速度，再加上短波槽持續分裂，對新疆地區的影響范圍不斷擴大，為新疆阿勒泰及周邊地區持續低溫雨雪天氣的出現提供了有利條件；強降雪天氣與地面冷高壓入侵新疆地區的時間保持一致。

（2）高層輻散、低層輻合的結構產生了抽吸作用，推動了上升運動的發展加強，為這次寒潮降溫天氣的出現提供了有利的動力條件。

（3）寒潮降溫天氣還沒有出現前，700 hPa高度以下存在2個水汽通量散度輻合中心，阿勒泰高空處有水汽聚集，且低層處存在極為強盛的水汽輻合作用，為這次寒潮降溫雨雪天氣的出現給予了充沛的水汽條件。

參考文獻

[1] 趙俊榮.郭金強，田惠萍.2008年4月天山北坡-次強寒潮天氣成因分析[J].氣象與環境學報，2010，26（1）：54-58.

[2] 肉孜阿基，李如琦，唐冶.2011年初北疆強寒潮過程診斷分析[J].沙漠與綠洲氣象，2013，7（3）：7-12.

[3] 安大維.烏魯木齊市2018年11月12—13日低溫寒潮降雪天氣成因分析[J].農業災害研究，2021，11（5）：76-77，79.

[4] 牟歡，趙克明.2010年春季新疆一次寒潮天氣過程分析[J].沙漠與綠洲氣象，2011，5（4）：35-39.

[5] 莊小翠，安冬亮，張林梅，等.阿勒泰地區寒潮天氣特征分析及預報[J].沙漠與綠洲氣象，2010，4（1）：32-35.