中圖分類號:P458.122 文獻標志碼:B 文章編號:2095-3305(2025)05-0212-03
寒潮是新疆地區的主要氣象災害之一。寒潮天氣常以劇烈降溫、強降雪和大風為主要特征,對當地農牧業生產、交通運輸和居民生活均會造成不良影響[1]。以新疆阿勒泰地區為例,主要對2022年11月25—28日阿勒泰一次寒潮天氣的環流背景、物理機制進行分析。通過研究此次寒潮過程,不僅可以加深對高緯度地區寒潮形成機制的理解,還能為未來類似極端天氣事件的預報預警和防災減災提供科學參考。
1寒潮天氣概況
2022年11月25—28日,新疆阿勒泰地區遭遇了一次歷史罕見的特強寒潮天氣過程,其極端性、爆發性和破壞性均達到極高水平。此次寒潮過程由強冷空氣南下引發,伴隨暴雪、大風和劇烈降溫等災害性天氣,對阿勒泰地區的社會經濟和人民生活造成了全方位影響。
從時間演變來看,此次寒潮天氣過程可分為3個階段:11月25—26日為強降雪階段,26日夜間至27日白天為劇烈降溫階段,27日夜間至28日為極端低溫維持階段。阿勒泰地區氣象臺于25日17:08發布了寒潮橙色預警信號,指出26日白天至27日白天,阿勒泰地區大部最低氣溫將下降12 C 以上。27日夜間至28日早晨,阿勒泰地區平原最低氣溫降至 -36~29°C ,山區降至 -38~30°C ,其中富蘊縣吐爾洪鄉和青河縣喀拉布拉套山更是降至 -40~-38°C 的極端低溫。根據氣象觀測數據,全地區 60% 的氣象站點達到特強寒潮標準,32站達強寒潮標準,24站達寒潮標準。最低氣溫普遍降至 -30°C 以下,低溫中心出現在富蘊縣吐爾洪鄉自動站,記錄到 -48.6°C 的極端低溫,這一數值遠超11月歷史紀錄。
與降溫相伴的是強降雪天氣。11月25日12:00至26日20:00,阿勒泰地區出現大范圍降雪,布爾津縣禾木鄉、吉克普林滑雪場,阿勒泰市齊背嶺和市區,富蘊縣城及周邊鄉鎮、吐爾洪鄉、可可托海景區,青河縣大部出現暴雪。最大降雪中心出現在富蘊縣可可托海景區,降雪量達 23.4mm 。降雪后,全區大部積雪深度達 20cm 以上,阿勒泰市、富蘊縣、青河縣積雪深度40cm 以上,山區積雪深度達 60cm 以上。
大風天氣也是此次寒潮的重要特征。大風自24日夜間持續至27日下午,24日20:00—26日02:00吉木乃縣、哈巴河縣、布爾津縣出現偏東大風,最大風速區位于吉木乃縣恰勒什海哈土山,風速達 26.6m/s(10 級)。26日03:00,風向由東風急轉為西風,西風風力強、持續時間長、影響范圍廣,全地區平原、河谷地帶普遍達到8級以上大風標準,21站達10級大風標準,5站達11級大風標準,最大風速區位于吉木乃縣科克布喀,風速達 31.8m/s 。
2環流形勢與天氣系統分析
2.1高空環流形勢
在寒潮出現前的11月20一24日,阿勒泰地區受暖脊控制,暖平流旺盛,地面氣溫持續上升至 0°C 左右。這種前期異常偏暖的天氣條件為后續劇烈降溫提供了更大的溫度對比空間。與此同時,在西伯利亞地區,強冷空氣不斷堆積,形成了一個異常深厚的冷渦系統。根據再分析資料,11月25日08:00, 500hPa 高度上西伯利亞低渦的冷中心強度達到 -48C (圖1),700hPa 和 850hPa 的冷中心強度分別達到 -36°C 和-32°C 。這種異常強的冷空氣堆積為后續寒潮發展儲備了充足的能量。
隨著歐洲脊的發展東擴,西伯利亞低渦中的橫槽轉豎東移,這一過程觸發了冷空氣的大規模南下。500hPa 西伯利亞低渦得到歐洲脊前北風帶引導的冷空氣南下補充,同時與咸海低渦合并,強度持續增強。高低空低渦前部西南急流強盛,配合低空東風急流,形成了有利于水汽輸送和輻合的大氣環流配置。這種高空環流的演變過程與經典的寒潮發生機制相符,但此次過程的系統強度異常突出。需注意的是,此次過程中高空西風急流的表現極為活躍。急流中心最大風速超過 60m/s ,產生了強烈的抽吸輻散作用。這種高空急流的增強不僅促進了低層冷空氣的南下,還增強了大氣的不穩定性和垂直運動,為降雪天氣提供了有利條件。
2.2 地面天氣系統
在地面天氣圖上,2022年11月26日08:00(圖2a),存在異常強大的冷高壓系統,11月28日08:00(圖2b),地面 1 062.5hPa 冷高壓中心沿著北方路徑南下,在阿勒泰北部邊境東移。這一冷高壓的強度遠超一般寒潮過程,為冷空氣南下提供了強大的驅動力。冷高壓與新疆南部的低壓中心之間形成了巨大的氣壓梯度,壓差達到 50hPa 如此大的氣壓梯度產生了極強的氣壓梯度力,直接導致了地面大風的形成。冷空氣進入阿勒泰后 24h 內變壓幅度達到 20hPa 以上,這種劇烈的氣壓變化進一步加劇了地面西北大風的強度。
2.3冷空氣路徑與入侵機制
根據新疆氣象局的分類,影響新疆的冷空氣主要有4條路徑:超極地路徑、北方路徑、西北路徑和西方路徑。此次寒潮過程的冷空氣主要沿北方路徑入侵,這是影響新疆較為少見的冷空氣路徑,通常與更強的降溫相關聯。冷空氣在西伯利亞中部地區(被稱為“寒潮關鍵區”)堆積后大舉入侵新疆。在入侵過程中, 的強冷平流中心進入阿勒泰地區,引發了劇烈降溫(圖3)。冷空氣的下沉加速及阿爾泰山地形的作用都對大風強度有增幅效果。地形強迫拾升還導致了阿爾泰山迎風坡沿線的暴雪天氣。
此次寒潮過程中前期暖脊的存在加劇了降溫的劇烈程度。在寒潮來臨前,阿勒泰地區受暖平流影響氣溫偏高,當強冷空氣人侵時,溫度對比更加顯著,導致24h 降溫幅度異常大。此外,超過 20cm 的積雪雪面產生的輻射降溫作用進一步加劇了夜間低溫的極端性,形成了降溫的正反饋機制。
綜合分析表明,此次阿勒泰特強寒潮天氣是多種天氣系統協同作用的結果,其中歐洲脊的發展、西伯利亞冷渦的異常強度、地面冷高壓的強大驅動力及有利的地形條件共同促成了這一極端天氣事件。這種多系統協同的機制也解釋了此次寒潮在降溫幅度、最低氣溫、降雪量和大風強度等方面都表現出極端特性的原因。
3寒潮形成的物理機制
2022年11月25—28日阿勒泰地區特強寒潮天氣的形成是多種物理過程共同作用的結果。通過分析溫度平流、動力條件、水汽輸送等物理量場特征,可以深入理解此次極端寒潮事件的內在形成機制。
3.1冷平流與溫度場特征
冷平流強度是決定寒潮劇烈程度的關鍵因素。在此次過程中,強冷平流中心進人阿勒泰地區,這直接導致氣溫的急劇下降。冷平流的強度與冷空氣的厚度、移動速度密切相關,此次過程中異常深厚的冷空氣團和快速的南下移動共同促成了強冷平流的形成。溫度垂直結構分析顯示,此次寒潮過程中大氣層結異常穩定,低層逆溫明顯。這種穩定的層結有利于冷空氣在地面附近堆積,而不易與上層空氣發生混合,從而加劇了地面低溫的極端性。尤其是在夜間晴空條件下,地面輻射冷卻作用在穩定的層結中更為有效,導致最低氣溫屢創新低。寒潮來臨前的異常偏暖天氣為后續劇烈降溫提供了更大的溫度變化空間。11月20—24日,阿勒泰地區受暖脊控制,地面氣溫持續上升至0°C 左右。當強冷空氣入侵時,從相對溫暖的狀態驟降至極端低溫[2-3]。
3.2 動力條件
分析此次寒潮天氣過程的垂直速度與散度場可知,2022年11月25—26日,阿勒泰地區上空主要呈現上升運動態勢。其中,11月26日02:00上升運動達到最強狀態。從散度場的情況來看, 400hPa 以下屬于負值區域, 400hPa 以上的高空則為正值區域。這種高層輻散、低層輻合的配置,為此次強降雪天氣的出現提供了有利的動力條件。到11月26日晚間,鋒面過境,冷高壓開始影響阿勒泰地區。此時,該區域上空逐漸轉變為強下沉運動區,降雪天氣隨之停止,大風、強降溫過程隨之開始。
3.3 水汽條件
強降雪天氣的形成離不開豐富的水汽資源的支撐[4-5]。通過深入分析阿勒泰地區 700hPa 和 850hPa 水汽通量及水汽通量散度場,可以清晰地追蹤到水汽的運動軌跡及其對降雪過程的影響。具體而言,在11月25日08:00,新疆西北部出現了一個明顯的水汽輻合中心。這個輻合中心伴隨著低空的西南急流,逐漸向阿勒泰地區移動并匯聚。隨著時間的推移,到11月25日14:00(圖4a), 850hPa 高度上的輻合中心強度已達到 ,而 700hPa 高度上的輻合中心強度也達到
。這一強烈的水汽輻合現象為阿勒泰地區帶來了充沛的水汽。11月26日02:00(圖4b),輻合中心已經移動至阿勒泰地區上空,為當地的降雪提供了充足的水汽條件。隨著低空水汽的不斷積聚,強降雪得以形成并維持。值得注意的是,11月26日14:00,水汽輻合中心開始向東南方向移動,導致強降雪落區的水汽通量散度逐漸增大,降雪強度則相應減弱。這一變化過程充分說明了水汽輻合與降雪強度之間的密切關系。
綜上所述,低空水汽的逐漸積聚和輻合中心的移動,共同為此次阿勒泰地區的強降雪天氣提供了必要的水汽條件。
4結論
(1)此次阿勒泰寒潮是多種因素造成的,前期暖脊導致的異常偏暖為后續劇烈降溫提供了基礎;異常深厚的冷空氣團儲備了充足的能量;強大的氣壓梯度驅動了冷空氣快速南下;有利的水汽條件與地形抬升共同促成了強降雪;積雪表面的輻射冷進一步加劇了低溫的極端性。
(②前期有輻合中心沿西南急流向阿勒泰積聚且強度較強等促使水汽聚集,后期高層輻散配合,且鋒面過境后受冷高壓影響,這些因素共同為此次寒潮天氣發生、發展提供了有利的動力機制。
(3)此次過程中水汽輸送條件異常良好,導致強降 雪天氣發生。高低空低渦前部西南急流強盛,配合低空東風急流,將水汽輸送至阿勒泰地區上空并形成輻合。這種多方向的水汽輸送通道為暴雪形成提供了充足的水汽來源。
參考文獻
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