2015年3月30～4月2日新疆石河子低渦寒潮分析

（新疆石河子地區(qū)氣象臺,石河子市,832000）劉蘭

2015年3月30～4月2日新疆石河子低渦寒潮分析

（新疆石河子地區(qū)氣象臺,石河子市,832000）劉蘭

2015年3月30日～4月2日歐亞范圍環(huán)流呈阻塞形勢，烏拉爾山為阻塞高壓，咸海到巴爾喀什湖切出一低渦，新疆下游蒙古地區(qū)為淺脊，由于烏拉爾脊東北伸展，巴湖低渦沿新疆國境線西側(cè)東北上，由于下游脊的阻擋，3月30日至4月2日維持在巴湖打轉(zhuǎn)，造成新疆自西向東強冷空氣入侵，新疆石河子墾區(qū)24小時平均氣溫下降了9.3～11.2℃。利用常規(guī)氣象資料、衛(wèi)星云圖、自動站資料、T639、EC數(shù)值預報資料細網(wǎng)格分析，低渦寒潮天氣過程的大尺度環(huán)流場、云圖演變、能量場、動力場進行了分析。結(jié)果表明：在烏拉爾阻塞形勢下，巴湖低渦東北上的過程不斷分裂短波，由于強冷平流南下、下游阻擋作用，導致寒潮天氣爆發(fā)；強降雪天氣與強上升運動區(qū)，溫度梯度的密集帶、中亞偏西南氣流、風速大于20m/s的大值區(qū)經(jīng)過新疆石河子墾區(qū)，水汽能量大值區(qū)有較好的對應關(guān)系。

巴湖冷渦；寒潮；西風急流

1 天氣實況

受烏拉爾南下的強冷空氣入侵的影響，石河子墾區(qū)3月30日午后至4月2日出現(xiàn)入春以來最強降水、降溫，大風天氣，斷續(xù)出現(xiàn)小雨轉(zhuǎn)雨夾雪轉(zhuǎn)小雪,其中炮臺、莫索灣降水量達到大量，136團達暴量，4月2日20時石河子市累計降水量3.7mm、烏蘭烏蘇2.7mm、炮臺9.4mm、莫索灣7.7mm，其中136團達16.2mm，3月30日烏蘭烏蘇10時51分極大風速逐漸加大達11.6m/s，部分地方出現(xiàn)揚沙天氣，自西向東持續(xù)到夜間，石河子市瞬間極大風速達19.4m/s，為6級大風，烏蘭烏蘇達20.1m/s，為7級大風，炮臺達14.2m/s，莫索灣達13.4m/s，為5級風，3月30日發(fā)布《大風藍色預警信號》、《道路結(jié)冰黃色預警信號》準確及時地將各類氣象信息通過網(wǎng)絡、微博、手機短信息、電視、LED顯示屏等多渠道發(fā)布給廣大公眾。

此次巴湖低渦維持在沿新疆國境線西側(cè)緩慢東北上，連續(xù)不斷四天降雪影響新疆石河子地區(qū)，2015年3月31日白天為降雪主要時段，4月1到2日斷續(xù)有微到小雪，4月2日夜間天氣趨于結(jié)束，此次低渦寒潮天氣過程具有天氣現(xiàn)象變化多，影響范圍廣（整個新疆自西向東），降雪時間長，強度大，降溫幅度大、風力強等特點。

災情及影響。低渦降雪使道路積雪和結(jié)冰，能見度差，城市交通管理和清雪壓力增大。部分高速公路全線封閉；鐵路運輸也受到明顯影響；大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)受到影響，降雪和降溫使作物生長受到抑制（詳見表1）。

2 環(huán)流形勢分析

2.1 200Hpa環(huán)流背景

2015年3月29日08時200hpa（圖1）可以看到前期里黑海脊北神，地中海為低槽活動區(qū)，咸海、巴湖北側(cè)的西西伯利亞地區(qū)為一不規(guī)則橫槽，3月30日08時由于暖平流的輸送烏拉爾脊進一步向北發(fā)展，在巴湖西北側(cè)切出一低渦，歐亞范圍環(huán)流呈阻塞形勢，3月31日08時烏拉爾脊進一步東北伸展至新地島，巴湖低渦進一步南掉，低渦位勢高度1148hpa，低渦中心-48℃，新疆北疆處于該低渦底部的強鋒區(qū)中，4月1日08時由于烏拉爾脊強烈發(fā)展阻塞形勢更加明顯，烏拉爾山為脊區(qū)，西西伯利亞至巴湖的低渦有些北抬，冷渦中心仍為-48℃控制在塔城、阿勒泰地區(qū)。

2.2 100Hpa環(huán)流背景

2015年3月27日之前，100hPa極渦持續(xù)呈偏心型分布，位置偏亞歐大陸東北部；3月28日極渦開始逐漸向偶極型轉(zhuǎn)變，一個中心南下，位于亞洲北部。

2.3 500Hpa巴湖低渦

2015年3月28日08時里黑海脊伸至極地鄂畢灣附近，歐亞范圍環(huán)流為兩脊一槽型，西西伯利亞至咸海為一不規(guī)則橫槽，中亞為低槽活動區(qū)，3月29日08時歐亞環(huán)流呈阻塞形勢，烏拉爾山為阻塞高壓，咸海至巴湖之間切出一低渦，由于烏拉爾脊進一步東北伸，誘導新地島南部冷空氣南下到低渦內(nèi)，使得低渦加強，石河子處于該低渦底部受其分裂短波槽影響，造成強降雪天氣，冷空氣是北方路徑，降溫劇烈，鋒區(qū)強，10個經(jīng)距內(nèi)有7根等高線，低渦中心值528hpa，冷中心為-40℃，低渦走向為東北西南向，3月30日08時里、咸海高壓脊進一步東北伸，阻塞形勢維持，東北風帶形成，西伯利亞低渦打轉(zhuǎn)東移南壓明顯，石河子墾區(qū)處于強鋒區(qū)中，3月31日08時烏拉爾脊伸至新地島附近，由于下游脊的阻擋，迫使巴湖附近的低渦逆轉(zhuǎn)東北上，不斷分裂短波影響北疆地區(qū)，影響部位的不同，造成天氣強度不同，4月1日08時烏拉爾為脊，低渦的東南側(cè)進入北疆克拉瑪依、阿勒泰地區(qū)，4月1日20時影響石河子地區(qū)的天氣趨于結(jié)束。分析500hpa高空形勢場，可以看出造成石河子墾區(qū)的寒潮、大風、降水的天氣過程，主要影響系統(tǒng)為中亞低渦，表現(xiàn)為烏拉爾山阻塞高壓引導極地冷空氣沿偏北氣流南下，在長波槽的南段切斷成渦，不斷分裂短波槽影響石河子墾區(qū)。

表12015年3月30日20時至4月2日20時石河子墾區(qū)降水量

圖12015年3月29～4月1日500hpa高空圖

2.4 海平面氣壓場

2015年3月28日14時地面冷高壓中心在烏拉爾山附近，中心氣壓值1 045hpa，最低溫度值-9℃，在南疆和田附近有熱低壓，熱低壓中心值1 005hpa，地面冷高壓前鋒入侵新疆北部，國境線附近的伊犁地區(qū)開始有降水，濕潤的空氣有利于后期強降水天氣發(fā)生，低渦寒潮天氣過程前，地面冷高一直在烏拉爾山維持，3月28日14時至3月29日23時冷高中心值維持1 045hpa，3月30日08時地面冷高中心南移至咸海，中心值1045hpa，巴湖低渦穩(wěn)定，隨著巴湖低渦中心不斷東移北上，低渦強度逐漸減弱，冷鋒不斷東擴進入北疆地區(qū)，30日23時冷高中心分裂為兩個，不斷進入北疆地區(qū)，降溫幅度不斷下降，石河子墾區(qū)48小時降溫幅度達到寒潮標準。

3 低渦寒潮天氣成因分析

3.1 低渦寒潮強冷空氣爆發(fā)

2015年3月28日08時在西西伯利亞500hpa有中心強度-44℃的冷中心，700hpa有-28℃冷中心，地面有1 047.5hpa強冷高壓配合，已形成冷空氣堆積，3月29日08時里海淺脊與烏拉爾脊疊加發(fā)展并東北伸，切斷了西西伯利亞低槽形成低渦在中亞，脊前強的東北風達32m/s，3月30日烏拉爾脊出現(xiàn)閉合高壓中心，中亞形成深厚切斷低渦，烏拉爾阻塞高壓建立，低渦南北兩側(cè)正負變高呈西北-東南向，中心值差30dagpm，冷中心強度值-37℃，高度場和溫度場重疊，冷平流變化不大，低渦穩(wěn)定少動，低渦底部急流軸中心風速增大到62m/s，強冷平流為強降溫提供了有利條件，3月28日至3月31日冷高壓中心維持穩(wěn)定少動，一直在烏拉爾山中部，其前沿不斷有小股新鮮冷空氣入侵北疆，3月30日08時在國境線附近等壓線非常密集，10個經(jīng)距內(nèi)等高線9根，地面冷鋒逼近北疆沿天山石河子墾區(qū)，冷鋒后3h正變壓最大值達15hpa，鋒前負變壓達-18hpa，新疆北疆沿天山一帶石河子墾區(qū)與鋒后的伊犁霍城縣溫差達11℃，烏拉爾阻塞高壓的建立進一步使中亞的切斷低渦加強，使得低渦寒潮天氣爆發(fā)，巴湖低渦穩(wěn)定少動和冷高壓底部鋒區(qū)進入新疆北疆沿天山石河子墾區(qū)，造成持續(xù)強降水降溫天氣的主要原因。

3.2 水汽條件

3.2.1 溫度露點差和比濕分析

分析低層850和700hPa的水汽含量及其飽和程度，對降水有著重要的意義，低層等壓面上的等露點線，表示低層的水汽分布，露點高值區(qū)為濕中心區(qū)或濕舌所在，水汽含量大，容易產(chǎn)生降水，等壓面上的等溫度露點差線，表示該氣壓層高度上水汽的飽和程度，3月28日20時孟加拉灣一帶為高濕區(qū)，T-Td＜3℃，比濕為6～8g/kg，為水汽輸送源地，巴湖低渦維持穩(wěn)定，石河子墾區(qū)處于渦前西南氣流，充沛的水汽自孟加拉灣輸送至我區(qū)。3月30日至1日石河子墾區(qū)700hpa的T-Td＜2℃，石河子墾區(qū)是接近零度的飽和區(qū)，850hpa石河子墾區(qū)安集海至石河子市沿線一直在4℃，處于飽和狀態(tài)，可見看出此次低渦寒潮降水天氣的水汽條件很好，分析比濕條件，石河子墾區(qū)為高比濕區(qū)，中心值為3g/kg；850hpa中心值在3～4g/kg之間，濕度條件反應很好，此次低渦寒潮天氣過程，水汽主要是里、咸海自身攜帶一支強西風急流帶來的充沛水汽，經(jīng)過巴爾喀什湖向東輸送到北疆沿天山一帶石河子墾區(qū)上空，為低渦寒潮降水天氣提供了充足的水汽條件。

3.2.3 高、低空急流配置分析

分析200、500hPa偏西氣流動力抽吸作用強，有利于上升運動增強維持；700、500hPa石河子墾區(qū)位于飽和濕區(qū)內(nèi)；700、850hPa石河子地區(qū)切變線，風向、風速輻合，利于水汽輻合，觸發(fā)上升運動。

高、低空急流配置

3.3 850Hpa溫度平流

2015年3月30日08時，在新疆西北部地區(qū)有-50×10-5℃·S-1冷平流中心，中心區(qū)域位于博州中西部地區(qū)；30日20時，冷平流中心北移到塔城地區(qū)，中心強度仍然維持。3月31日08時，石河子地區(qū)冷平流增強為-30×10-5℃·S-1；31日20時，石河子地區(qū)已轉(zhuǎn)為負的冷平流域控制，有利于后期降溫。

3.4 氣壓梯度分析

北疆西天山北側(cè)大部分地區(qū)的變壓梯度達到了20～25hPa/10個經(jīng)距，850hPa上冷平流中心08時位于阿拉山口地區(qū)上空，石河子墾區(qū)處于冷鋒前沿，850Hpa冷平流有提前預示作用，20時冷平流中心進入墾區(qū)，測站風速趨于增大。

4 降雪實況分析

2015年3月30 至4月2日的低渦寒潮天氣持續(xù)時間長，降雪分布不均，石河子墾區(qū)普遍小量，部分中量，局部暴量，降雪時段出現(xiàn)在3月31日白天，新疆寒潮天氣典型類型為“三類六型”，寒潮天氣比較容易把握，低渦天氣尺度出現(xiàn)寒潮、降水、降溫天氣預報是個難點，此次歐洲、T639模式檢驗表明模式的形勢、要素預報準確率高，今后應加大數(shù)值預報的檢驗對比，提高強天氣預報準確率。

5 數(shù)值預報檢驗

5.1 環(huán)流形勢預報

從2015年3月26日ECWMF、T639預報的500hpa環(huán)流形勢預報3月30日基本一致，31日EC預報的低渦中心在巴湖附近，主體還未進入新疆，更接近實況，T639低渦中心在國境線，低渦前西南氣流已控制新疆大部。從預報時效和準確性來看，此次天氣形勢場EC預報較好。

5.2 冷高壓強度和移動路徑

從ECWMF、T639預報場冷高壓中心位置及中心值在3月26至4月1日與實況基本吻合，地面高壓源于斯堪的內(nèi)維亞半島，逐漸加強（1 047.5hPa），緩慢東移,沿烏拉爾山南下，分裂，形成地面冷鋒東移影響石河子墾區(qū)。

6 小結(jié)

（1）低渦寒潮天氣過程持續(xù)時間長，范圍廣，風力強、降水降溫幅度強，3月30日到4月2日石河子墾區(qū)斷續(xù)出現(xiàn)小雨轉(zhuǎn)雨夾雪轉(zhuǎn)小雪,炮臺、莫索灣降水量達到大量，136團達暴量，降水分布不均，低渦造成寒潮天氣歷史比較罕見。

（2）低渦寒潮、大風、降雪天氣過程，主要影響系統(tǒng)是中亞低渦，主要是巴湖受低渦加強東移南下并不斷分裂短波影響；天氣發(fā)生前石河子墾區(qū)處于低渦前西南氣流，充沛的水汽自孟加拉灣輸送至石河子墾區(qū)，配合高層強烈的輻散和低層的輻合運動形成了強烈的上升運動，水汽條件、強上升運動為石河子墾區(qū)降水降溫提供有利的條件。

（3）EC細網(wǎng)格對低渦寒潮天氣過程的系統(tǒng)動態(tài)移動分析預報是比較好的，其中850hpa溫度場、風場的大值區(qū)預報較好，“三變”的運用，相對濕度、大尺度降水和高低層風場的切變及輻合，對石河子墾區(qū)降水、降溫幅度持續(xù)時間、落區(qū)、量級指導意義強。

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