營口地區(qū)冷鋒過境引發(fā)的大風(fēng)天氣分析

陳海濤++林敏++張運(yùn)芝++原久淞

摘要 利用MICPAS資料、營口地區(qū)地面氣象站及區(qū)域自動站對2015年10月1日營口地區(qū)發(fā)生的一次大風(fēng)天氣過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明，冷鋒過境型大風(fēng)天氣分析宜用天氣模型與物理量診斷相結(jié)合的方法；冷鋒后大風(fēng)區(qū)出現(xiàn)在冷平流最強(qiáng)區(qū)域?qū)?yīng)的位置，冷鋒前后3 h變壓正負(fù)中心的差值越大，風(fēng)力則越強(qiáng)。大風(fēng)區(qū)出現(xiàn)在正變壓中心附近變壓梯度最大的地方；冷鋒后7級及以上偏北大風(fēng)的判定方法：3 h變壓正中心在遼西一帶，3 h變壓負(fù)中心在遼寧東北部到黃海一帶，正負(fù)中心差值在10 hPa以上，則營口地區(qū)將出現(xiàn)7級以上偏北大風(fēng)。

關(guān)鍵詞 大風(fēng)；冷鋒過境；天氣模型；物理量診斷；3 h變壓；遼寧營口

中圖分類號 P458.1+23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）19-0226-02

大風(fēng)是營口地區(qū)常見災(zāi)害性天氣之一，受高空槽、低層切變線和地面冷空氣的共同影響，同時也受地形因素的作用。氣象觀測業(yè)務(wù)中，瞬時風(fēng)速≥17.0 m/s的風(fēng)稱為大風(fēng)。朱乾根等[1]指出我國大風(fēng)發(fā)布的特點(diǎn)是春季多，夏季少；沿海多，內(nèi)陸少；北方多，南方少。我國經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)天氣的地區(qū)有松遼平原、華北平原、內(nèi)蒙草原、青藏高原、臺灣海峽以及遼東半島。常見大風(fēng)類型有熱帶氣旋大風(fēng)、高壓后部偏南大風(fēng)、冷鋒后偏北大風(fēng)、雷雨冰雹大風(fēng)、溫帶氣旋和低壓大風(fēng)。冷鋒后部型天氣形勢是形成海上大風(fēng)的重要天氣形勢之一。大風(fēng)預(yù)報方法有天氣氣候?qū)W預(yù)報方法、統(tǒng)計學(xué)預(yù)報方法和模式直接輸出。高瑞華等[2]通過研究指出，20世紀(jì)70年代以后，渤海海峽大風(fēng)不斷減小，大風(fēng)減少的變化趨勢存在3個主要周期，分別為2～3、5～6、15～16年。楊雪艷[3]研究中國東北風(fēng)的氣候變化得出，遼寧沿海地區(qū)是東北地區(qū)大風(fēng)的多發(fā)地。王鳳嬌等[4]在分析山東北部沿海春季大風(fēng)時發(fā)現(xiàn)，3 h變壓梯度不僅決定風(fēng)力大小，還能確定大風(fēng)區(qū)域。

1 資料與方法

本文運(yùn)用天氣學(xué)原理，利用MICAPS常規(guī)資料，從大氣環(huán)流形勢、海平面氣壓、3 h變壓、細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場進(jìn)行分析，同時結(jié)合營口地區(qū)地面氣象站及區(qū)域自動站資料進(jìn)行分析。

2 天氣實(shí)況

2015年9月30日20：00至10月1日13：00，營口地區(qū)普降中到大雨，西南部暴雨。1日7：00—17：00營口地區(qū)各監(jiān)測站都出現(xiàn)了陣風(fēng)7級以上偏北風(fēng)大風(fēng)，平均最大風(fēng)力9級，瞬時最大風(fēng)力11級。這次大風(fēng)天氣導(dǎo)致營口地區(qū)眾多樹木刮折刮倒、道路護(hù)欄刮壞、室外廣告牌四處亂飛。

3 形勢分析

從圖1（a）可以看出，前期歐亞大陸中高緯度環(huán)流比較平直，在巴湖地區(qū)有一股冷空氣逐漸發(fā)展，移到新疆地區(qū)勢力逐漸加強(qiáng)，從東北北部到華北中部為一個狹長的低壓帶，聚集了較強(qiáng)的冷空氣，冷中心強(qiáng)度為-32 ℃，這股冷空氣是貝加爾湖北部冷空氣和新疆地區(qū)冷空氣東移合并而成的，貝加爾湖北部冷空沿槽后不斷下滑，槽中有明顯冷平流。從圖1（b）可以看出，高空槽落后于地面鋒線，是典型的第一型冷鋒天氣。從圖1（c）可以看出，東北北部到山東半島有明顯的切變線和冷平流。從圖1（d）可以看出，冷鋒已經(jīng)掃過營口地區(qū)，營口地區(qū)處于高壓前部，等壓線很密集，即有很強(qiáng)的氣壓梯度力很強(qiáng)。在河套地區(qū)有鋒區(qū)，鋒區(qū)移到龍江東南部至遼寧西部一帶，鋒區(qū)移出東北地區(qū)，移到日本半島一帶，大風(fēng)天氣出現(xiàn)在冷鋒過境后。綜上可知，這是一次受深厚冷空氣影響帶來的一次較強(qiáng)冷鋒天氣過程。

4 大風(fēng)預(yù)報方法

此次大風(fēng)屬于冷鋒后偏北大風(fēng)，適合利用天氣模型與物理量診斷相結(jié)合的方法。此次大風(fēng)的產(chǎn)生主要是因為冷空氣堆積產(chǎn)生強(qiáng)氣壓梯度風(fēng)，地面迅速加壓產(chǎn)生強(qiáng)變壓風(fēng)，冷空氣下沉動量下傳。冷鋒后部型海上大風(fēng)多發(fā)生于春季和冬季，冷鋒后部高壓前沿梯度最大的地方為大風(fēng)發(fā)生區(qū)域，冷高壓強(qiáng)度越強(qiáng)，大風(fēng)風(fēng)速則越大，持續(xù)時間也越長。將北緯38°～42°、東經(jīng)119°～125°作為沿海大風(fēng)預(yù)報的要素關(guān)鍵區(qū)（地面、850 hPa、700 hPa），北緯34°～46°、東經(jīng)113°～131°作為沿海大風(fēng)預(yù)報的500 hPa關(guān)鍵區(qū)。應(yīng)對區(qū)內(nèi)位勢高度差、氣壓差、降水量、等高線數(shù)、地面變壓、變溫、溫度平流、渦度平流、垂直速度及穩(wěn)定度等氣象要素進(jìn)行統(tǒng)計分析。

利用高空圖分析冷平流的分布和強(qiáng)度，可反映冷空氣的活動情況。從圖1可以看出，500 hPa從東北北部到華北中部為一個狹長的低壓帶，700 hPa和850 hPa有對應(yīng)的切變線，高空槽深厚。冷平流從500 hPa到地面一直存在，冷平流強(qiáng)。與地面冷鋒相配合的高空槽越深、槽后的冷平流越強(qiáng)，就越有利于大風(fēng)在冷鋒后出現(xiàn)，冷平流最強(qiáng)區(qū)域所對應(yīng)的位置即為大風(fēng)區(qū)出現(xiàn)的位置。

鋒后有強(qiáng)冷空氣活動，鋒區(qū)的大氣斜壓性加強(qiáng)，環(huán)流加速度使冷空氣下沉、暖空氣上升。低層水平加速度由冷氣團(tuán)指向暖氣團(tuán)，使冷鋒后的偏北風(fēng)加大。冷空氣下沉，動量下傳使鋒后地面風(fēng)速加大[5]。此外，冷鋒后上空的冷平流使鋒后近地面層出現(xiàn)較大的正變壓中心，變壓風(fēng)使地面風(fēng)速加大，大風(fēng)主要是出現(xiàn)在冷鋒后高壓前氣壓梯度力最大的地方。因此，需要分析地面鋒區(qū)、正負(fù)變壓大值區(qū)、中低層冷平流、負(fù)變溫中心、垂直速度、高低空槽和急流等。

冷鋒前后3 h變壓分布主要是由冷暖空氣的活動所引起的，3 h變壓數(shù)值是預(yù)報鋒后大風(fēng)的良好指標(biāo)。從圖2可以看出，10月1日2：00冷鋒前后正負(fù)變壓差值為7 hPa，鋒后偏北風(fēng)在變壓梯度較大的正變壓中心附近為4級；5：00冷鋒前后正負(fù)變壓差值為9 hPa，鋒后偏北風(fēng)在變壓梯度較大的正變壓中心附近為7級以上；8：00冷鋒前后正負(fù)變壓差值為11 hPa，鋒后偏北風(fēng)在變壓梯度較大的正變壓中心附近為7級以上；11：00冷鋒前后正負(fù)變壓差值為10 hPa，鋒后偏北風(fēng)在變壓梯度較大的正變壓中心附近為8級以上。因此，冷鋒前后3 h變壓正負(fù)中心的差值越大，風(fēng)力則越強(qiáng)，大風(fēng)出現(xiàn)在正變壓中心附近變壓梯度最大的地方。

綜合可知，3 h變壓正中心在遼西一帶，3 h變壓負(fù)中心在遼寧東北部到黃海一帶，正負(fù)中心差值>10 hPa，則未來營口陸地將出現(xiàn)7級以上偏北大風(fēng)。此外，還應(yīng)當(dāng)注意地形和地理位置對大風(fēng)的影響。

5 結(jié)論

（1）冷鋒過境型大風(fēng)分析適用天氣模型與物理量診斷相結(jié)合的方法，鋒后有強(qiáng)冷空氣活動，鋒區(qū)的大氣斜壓性加強(qiáng)，加大冷鋒后的偏北風(fēng)，大風(fēng)主要是出現(xiàn)在冷鋒后高壓前氣壓梯度力最大的地方。

（2）冷鋒后大風(fēng)區(qū)出現(xiàn)在冷平流最強(qiáng)區(qū)域所對應(yīng)的位置，冷鋒前后3 h變壓正負(fù)中心的差值越大，風(fēng)力則越強(qiáng)。大風(fēng)區(qū)出現(xiàn)在正變壓中心附近變壓梯度最大的地方。

（3）營口陸地冷鋒后偏北大風(fēng)風(fēng)力>7級的判定方法：3 h變壓正中心在遼西一帶，3 h變壓負(fù)中心在遼寧東北部到黃海一帶，正負(fù)中心差值在10 hPa以上，則未來營口陸地將出現(xiàn)7級以上偏北大風(fēng)。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京：氣象出版社，2007：267-275.

[2] 高瑞華，王式功，張孝峰，等.渤海海峽長島風(fēng)特性研究[J].太陽學(xué)報，2001，41（2）：729-731.

[3] 楊雪艷.中國東北地區(qū)風(fēng)的氣候變化特征及大風(fēng)的成因研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2008.

[4] 王鳳嬌，趙坤，葛翔，等.“4.15”魯北沿海東北大風(fēng)分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科技，2013，26（4）：729-731.

[5] 高松影，劉天偉.丹東地區(qū)大風(fēng)氣候事實(shí)分析[J].氣象，2007，33（8）：98-103.