河西西部地區(qū)一次無(wú)降水致災(zāi)大風(fēng)天氣過(guò)程分析

任桂萍,柯 偉

（嘉峪關(guān)市氣象臺(tái) ,甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

1 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，區(qū)域性大風(fēng)是河西地區(qū)最常見的一種災(zāi)害性天氣，其中春季發(fā)生頻率最高，秋季次之（西北天氣），而春秋大風(fēng)又往往與寒潮，強(qiáng)降溫聯(lián)系在一起。氣象上將平均風(fēng)力≥6級(jí)（風(fēng)力≥10.8 m/s）或瞬時(shí)風(fēng)力≥8級(jí)（風(fēng)速≥17.2 m/s）稱之為強(qiáng)風(fēng)。平均風(fēng)力≥8級(jí)的稱之為大風(fēng)，大風(fēng)常具有很大的破壞力，可以折斷樹木，刮倒廣告牌匾，損壞房屋門窗、圍擋、棚架等易被風(fēng)吹動(dòng)的搭建物。河西西部地區(qū)因?yàn)槠涮厥獾牡乩砦恢靡约吧鷳B(tài)環(huán)境，在春季3-5月是大風(fēng)沙塵天氣高發(fā)時(shí)段，本文通過(guò)對(duì)河西西部地區(qū)一次冷鋒過(guò)境引起的致災(zāi)偏西大風(fēng)過(guò)程進(jìn)行較為詳細(xì)的分析，得出一些有益的結(jié)論，對(duì)今后的大風(fēng)尤其是致災(zāi)大風(fēng)的天氣預(yù)報(bào)預(yù)警提供一些參考依據(jù)。

2 天氣實(shí)況

2017年5月2-4日，河西西部地區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)天氣過(guò)程，酒嘉地區(qū)9個(gè)測(cè)站有6個(gè)測(cè)站均出現(xiàn)8級(jí)以上偏西大風(fēng)，其中嘉峪關(guān)、酒泉、玉門、馬鬃山均出現(xiàn)瞬時(shí)9-10級(jí)大風(fēng)，出現(xiàn)時(shí)段集中在5月3日04-18時(shí)，為了更好了解此次大風(fēng)的特點(diǎn)，本文選取大風(fēng)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，強(qiáng)度最大的玉門，嘉峪關(guān)兩站為代表站，通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：玉門起風(fēng)開始時(shí)間是5月3日03時(shí)，過(guò)程極大風(fēng)速21.7 m/s，出現(xiàn)時(shí)間4時(shí)59分；嘉峪關(guān)大風(fēng)開始時(shí)間為5月3日05時(shí)，過(guò)程最大風(fēng)速30.5 m/s，出現(xiàn)時(shí)間5月3日6時(shí)09分，從風(fēng)速演變情況來(lái)看，嘉峪關(guān)站起風(fēng)時(shí)間較玉門晚，但風(fēng)速卻明顯比玉門大，說(shuō)明冷空氣在東移過(guò)程中是不斷加強(qiáng)的，在影響嘉峪關(guān)時(shí)達(dá)到最強(qiáng)。

總體來(lái)說(shuō)，此次大風(fēng)天氣范圍廣，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，造成的災(zāi)害損失都為建站以來(lái)首例。

本文重點(diǎn)分析此次大風(fēng)最強(qiáng)時(shí)段（平均風(fēng)力≥8級(jí)），即5月3日04-15時(shí)致災(zāi)大風(fēng)天氣過(guò)程。

3 大尺度環(huán)流背景特征演變

2日20時(shí)500 hPa高空?qǐng)D上，歐亞大陸高緯度地區(qū)為兩脊一槽型，兩脊分別位于里海和我國(guó)東北地區(qū)，一槽位于新疆北部，高空槽南北跨度大于10個(gè)緯度，槽內(nèi)等高線非常密集，一個(gè)緯距內(nèi)有8-10條等高線，6條等溫線，槽前等高線和等溫線的交角非常大，對(duì)應(yīng)較強(qiáng)冷平流。3日08時(shí)（圖略），高空槽東移進(jìn)入甘肅境內(nèi)，槽線從90°E移動(dòng)到100°E左右，冷中心也65°N移動(dòng)到55°N，由于脊后強(qiáng)盛的偏北氣流使得冷空氣不斷向南堆積形成一個(gè)切斷低壓，低壓中心528 gpm，冷中心氣溫-42℃。同時(shí)我國(guó)東北地區(qū)高壓脊也有所發(fā)展，使得冷槽東移的速度明顯減慢，也延長(zhǎng)了此次大風(fēng)的持續(xù)時(shí)間。地面圖上，2日20時(shí)，地面冷高壓還未進(jìn)入甘肅境內(nèi)，高壓中心強(qiáng)度1032.5 hPa，河西西部地區(qū)處于蒙古熱低壓底部，3日02時(shí)地面圖上，冷鋒進(jìn)入甘肅境內(nèi)，氣壓梯度加大，在玉門附近形成一個(gè)ΔP3大于4 hPa的正變壓中心，氣壓梯度的加大是造成大風(fēng)的主要原因。研究表明，冷鋒后最大風(fēng)速經(jīng)常出現(xiàn)在正變壓中心附近變壓梯度最大的地區(qū)，這也與此次大風(fēng)過(guò)程的位置大致吻合。2日20時(shí)-3日08時(shí)（圖略），槽后700 hPa存在風(fēng)速大于12 m/s，500 hPa存在風(fēng)速大于32 m/s的強(qiáng)的西北風(fēng)急流帶，空氣是粘性流體,上層風(fēng)速大,對(duì)下層空氣有拖曳作用,有利于低層風(fēng)速加大;在垂直方向上,高層風(fēng)速大,低層風(fēng)速小,對(duì)空氣有抽吸作用,有利于低層空氣產(chǎn)生輻合,風(fēng)速加大?？梢娂绷鞯拇嬖?也是造成3日河西西部地區(qū)風(fēng)速達(dá)到極值的一個(gè)原因。

4 物理量診斷分析

4.1 渦度、散度、垂直速度

渦度，散度，垂直速度都對(duì)大風(fēng)天氣有很好的指示作用。渦度是指空氣的旋轉(zhuǎn)程度，渦度為正，氣團(tuán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，輻合上升；渦度為負(fù)則為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則輻散下沉。為了更好地分析大風(fēng)區(qū)域上空渦度，散度，垂直速度的發(fā)展演變，做從玉門到嘉峪關(guān)的渦度散度垂直剖面，分析發(fā)現(xiàn)5月2日20時(shí)-3日08時(shí)，400 hPa以下玉門至嘉峪關(guān)一帶為一致的負(fù)渦度控制，以上為正渦度控制，結(jié)合散度、垂直速度場(chǎng)（圖略）來(lái)看，玉門至嘉峪關(guān)從地面到高空均為下沉運(yùn)動(dòng)，這種低層輻散抽吸，高層輻合下沉的形成的環(huán)流的配置，為動(dòng)量下傳提供了動(dòng)量條件，有利于動(dòng)量向下傳播且不利于降水的出現(xiàn)。

4.2 3 h變壓

3日02時(shí)（圖略）冷鋒進(jìn)入甘肅境內(nèi)，鋒面前后3 h變壓突然加強(qiáng)，敦煌-阿克塞-肅北一帶出現(xiàn)+4 hPa的變壓中心，玉門-嘉峪關(guān)出現(xiàn)-1 hPa的負(fù)變壓中心，進(jìn)入05時(shí)（圖略），冷鋒移出，整個(gè)河西西部地區(qū)處于中心值為+3 hPa的正變壓中心，分析發(fā)現(xiàn)，3 h變壓中心的強(qiáng)度與移動(dòng)與大風(fēng)的發(fā)生時(shí)間和強(qiáng)度對(duì)應(yīng)較為一致，且3 h變壓中心的移動(dòng)跟大風(fēng)移動(dòng)路徑也基本一致。

4.3 溫度平流

冷空氣的活動(dòng)和冷平流的強(qiáng)度，分布和移動(dòng)變化對(duì)大風(fēng)天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)具有很好的指示意義。2日20時(shí)500 hPa（圖略）冷平流中心位于新疆東北部至甘肅最西部，新疆中部地區(qū)則為暖平流控制，到了3日08時(shí)500 hPa（圖略），冷平流中心移動(dòng)至酒泉以東至蒙古一帶，河西西部地區(qū)整個(gè)受暖平流控制，而700 hPa，河西西部地區(qū)則仍然受到冷平流的控制，這說(shuō)明冷平流在自西向東的移動(dòng)過(guò)程中，產(chǎn)生了垂直下傳，使得低層的冷平流加強(qiáng)且移動(dòng)緩慢，且冷平流的移動(dòng)路徑與地面冷鋒的移動(dòng)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4.4 溫度平流垂直剖面

為了更好的分析冷空氣演變過(guò)程，沿39.7°N做溫度平流的垂直剖面，由2日20時(shí)溫度平流垂直剖面圖可以看出，高層400 hPa以上在96°E附近有一冷平流中心，中心強(qiáng)度-8.8℃/s,低層700-500 hPa為弱的暖平流，中心強(qiáng)度2.4℃/s，到了3日08時(shí)，分析溫度平流垂直剖面圖可以看出在700 hPa，98.0°E附近有冷平流中心，中心強(qiáng)度-2.4℃/s,在高層300 hPa，95°E有中心強(qiáng)度-8.4℃/s的冷平流中心，這說(shuō)明冷空氣在東移過(guò)程中不僅自西向東傳播，還自上而下傳播，正是這種由高層向低層的傳播增強(qiáng)了低層的溫度梯度和氣壓梯度，為大風(fēng)的生成創(chuàng)造了有利條件。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)500 hPa，新疆冷槽的發(fā)展東移，地面冷鋒過(guò)境是造成此次河西西部地區(qū)大風(fēng)天氣的主要原因。

(2)低層輻散抽吸，高層輻合下沉的環(huán)流的配置有利于動(dòng)量向下傳播，是此次地面風(fēng)速達(dá)到極值的重要條件。

(3)鋒面過(guò)境時(shí)，500 hPa、700 hPa 該地區(qū)被負(fù)渦度控制，700 hPa輻散，熱力條件，動(dòng)力條件不足都是本次過(guò)程該地區(qū)無(wú)降水的重要原因。

(4)冷平流和3 h變壓的強(qiáng)度，分布及移動(dòng)變化對(duì)大風(fēng)天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)具有很好的指示意義。

(5)河西走廊特殊地形所產(chǎn)生的狹管效應(yīng)對(duì)于災(zāi)害性大風(fēng)的產(chǎn)生起著很好的增幅作用。

(6)此次致災(zāi)大風(fēng)天氣過(guò)程分析對(duì)開展大風(fēng)的預(yù)測(cè)，預(yù)警具有重要的指導(dǎo)意義。