烏魯木齊春季兩類東南大風(fēng)個(gè)例的對比分析

孫鳴婧,李如琦,劉俊哲,肉孜.阿基

(1.新疆氣象臺(tái),新疆 烏魯木齊 830002;2.和靜縣氣象局,新疆 和靜 841300)

烏魯木齊春季兩類東南大風(fēng)個(gè)例的對比分析

孫鳴婧1,李如琦1,劉俊哲2,肉孜.阿基1

(1.新疆氣象臺(tái),新疆 烏魯木齊 830002;2.和靜縣氣象局,新疆 和靜 841300)

運(yùn)用NCEP逐6 h再分析資料、烏魯木齊自動(dòng)站逐時(shí)常規(guī)觀測資料、微波輻射計(jì)及邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)資料,對比分析了發(fā)生在烏魯木齊春季的兩次接地型東南風(fēng)和一次低空型東南大風(fēng)過程.結(jié)果表明:無論是接地型還是低空型,峽谷兩端南高北低的海平面氣壓場是必要的地面形勢;地面蒙古冷高越強(qiáng),東南風(fēng)不一定越強(qiáng),烏魯木齊與達(dá)坂城的氣壓梯度也不一定越大;東南大風(fēng)很大程度上受溫度平流影響,水平方向?yàn)豸斈君R與其以東或以南形成較大溫度梯度、垂直方向?yàn)豸斈君R上空對流層中下層暖氣團(tuán)越深厚、溫度越高,越利于地面東南大風(fēng)的發(fā)生;進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)地面烏魯木齊東南大風(fēng)較大時(shí)刻都伴隨著高空的動(dòng)量下傳,一方面動(dòng)量下傳為地面風(fēng)提供動(dòng)量,另一方面向下輸送的暖平流利于烏魯木齊局地升溫減壓,確保烏魯木齊與峽谷南端氣壓差和溫度差的維持.

烏魯木齊;東南大風(fēng);氣壓梯度;溫度平流;動(dòng)量下傳

天山山脈是世界上最大的獨(dú)立緯向山系,平均海拔4000 m,東西向綿延2000多公里,橫貫新疆.一條寬度僅十幾公里的峽谷在中天山烏魯木齊附近以西北-東南走向縱穿天山,峽谷南北兩端分別連接著吐魯番盆地和烏魯木齊河谷.當(dāng)冷空氣隨著影響系統(tǒng)東移至蒙古附近時(shí),冷高壓后部的冷空氣回流至東疆南部地區(qū),在大地形阻塞和天山南北向氣壓梯度力的共同作用下,氣流開始從中天山峽谷穿越和翻山,導(dǎo)致從峽谷中部的達(dá)坂城,經(jīng)烏魯木齊至下游地區(qū)的昌吉、甚至呼圖壁都會(huì)出現(xiàn)東南大風(fēng)[1],這種出現(xiàn)在烏魯木齊的大風(fēng),當(dāng)?shù)厝朔Q之為烏魯木齊東南大風(fēng).東南大風(fēng)是山口風(fēng),多發(fā)于春秋季,風(fēng)力往往達(dá)7～8級以上,平均最大風(fēng)力11級,瞬間甚至突破40 m/s,同時(shí)伴隨強(qiáng)烈的升溫、降壓和降濕特征[1],由此顯示出明顯的焚風(fēng)屬性[2].烏魯木齊東南大風(fēng)給當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)、城市基礎(chǔ)設(shè)施、民航和陸路交通、空氣質(zhì)量[3-5]等都帶來了極大影響.

過去研究認(rèn)為東南大風(fēng)冬季發(fā)生次數(shù)少,根本原因是由于東南大風(fēng)無法突破冬季準(zhǔn)噶爾盆地上空厚度達(dá)1500 m的逆溫層,而只能穿行在逆溫層之上[1].李霞等[3-5]基于2007年以來的常規(guī)探空、風(fēng)廓線雷達(dá)以及地面加密觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,將烏魯木齊東南大風(fēng)劃分為接地型東南大風(fēng)和低空型東南大風(fēng).接地型東南大風(fēng)就是在上文提到的在春秋季多發(fā)、能夠在烏魯木齊南郊-西郊和市區(qū)都產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)的大風(fēng).低空型東南大風(fēng)的特征則表現(xiàn)為:東南大風(fēng)主要出現(xiàn)在烏魯木齊南郊-西郊近地層和烏魯木齊市區(qū)上空,市區(qū)大部地面基本維持小風(fēng)或靜風(fēng)[4,5].同時(shí),李霞等研究還證實(shí)低空型東南大風(fēng)冬半年是高發(fā)期,尤其12月-次年1月,月平均出現(xiàn)日數(shù)達(dá)12.5～14 d,夏季月平均日數(shù)僅為1.8～5.3 d[5].

由于接地型東南大風(fēng)危害很大,因此多年來眾多學(xué)者圍繞接地型東南大風(fēng)從地形、動(dòng)力學(xué)、天氣學(xué)等方面開展了大量的研究.如東南大風(fēng)發(fā)生的環(huán)流形勢就可以統(tǒng)計(jì)歸納為:回流型、鋒前減壓型、回流型加鋒前減壓型[1,14-18],這為烏魯木齊東南大風(fēng)的預(yù)報(bào)提供了著眼點(diǎn).高空動(dòng)量的向下傳輸在烏魯木齊東南大風(fēng)形成過程中起著重要的動(dòng)力學(xué)作用[10-13].孟齊輝等探究了天山地形對東南風(fēng)的影響,給出了天山地形影響烏魯木齊東南大風(fēng)的二維概念模型.此外,地面氣壓的演變、地面鋒前減壓幅度等對烏魯木齊東南大風(fēng)也存在重要影響[19].氣壓梯度是風(fēng)產(chǎn)生的根本原因,以往研究[1,20-21]發(fā)現(xiàn),烏魯木齊產(chǎn)生東南大風(fēng)的關(guān)鍵是能否在山谷兩端建立穩(wěn)定的南高北低或東高西低的地面氣壓場,這樣的地面氣壓形勢決定著吐魯番-烏魯木齊、達(dá)坂城-烏魯木齊之間氣壓差的變化,而后者的變化對烏魯木齊接地型東南大風(fēng)的發(fā)生與否有著重要的指示意義[1,19].在開展實(shí)際天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中,預(yù)報(bào)員們發(fā)現(xiàn)在很多接地型東南大風(fēng)天氣個(gè)例中吐魯番-烏魯木齊、達(dá)坂城-烏魯木齊之間的氣壓差多數(shù)情形下都與烏魯木齊東南大風(fēng)存在著較好的對應(yīng)關(guān)系,但有時(shí)烏魯木齊與這兩站之間存在著較大的氣壓梯度時(shí),接地型東南大風(fēng)卻并沒有如期發(fā)生.這說明烏魯木齊接地型東南大風(fēng)的發(fā)生與否并不只是取決于地面氣壓梯度的大小,還與其他因素有關(guān),可能是環(huán)流背景、動(dòng)量下傳等因子.

正如上文所述,接地型東南大風(fēng)春秋季多發(fā),低空型東南大風(fēng)冬半年10月-次年3月多發(fā).如此,在春季,低空型東南大風(fēng)何時(shí)可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻拥匦蜄|南大風(fēng),這兩類東南大風(fēng)發(fā)生的環(huán)流背景、關(guān)鍵氣象條件如氣壓梯度等存在什么差異?到目前為止,對這方面研究極少,而這些正是東南大風(fēng)日常業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中需要關(guān)注的焦點(diǎn),對烏魯木齊地面大風(fēng)預(yù)報(bào)、溫度預(yù)報(bào)、空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)都有著重要的指導(dǎo)作用.因此,針對烏魯木齊東南大風(fēng)的這兩種類型,本文選取了接地型東南大風(fēng)2例,分別是2012年3月30日(下文簡稱quot;3.30quot;大風(fēng))、2016年5月14日(簡稱quot;5.14quot;大風(fēng))各1例.低空型東南大風(fēng),發(fā)生在2016年4月16-17日(簡稱quot;4.16quot;大風(fēng)),擬從環(huán)流背景、海平面氣壓差、烏魯木齊上空的溫度結(jié)構(gòu)、風(fēng)場結(jié)構(gòu)特征等方面,分析它們的差異,為今后的東南大風(fēng)預(yù)報(bào)提供一些參考.

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 個(gè)例選取

本文選取的個(gè)例均發(fā)生在春季,它們各具有顯著特點(diǎn)(圖1):接地型quot;3.30quot;大風(fēng)風(fēng)力強(qiáng),是2010年以來烏魯木齊城區(qū)風(fēng)力最強(qiáng)的一場東南大風(fēng),發(fā)生在2012年3月30日03:00-20:00,具有瞬時(shí)風(fēng)力大且持續(xù)、起風(fēng)突然、瞬間結(jié)束特征,大風(fēng)持續(xù)的18 h內(nèi),極大風(fēng)速都持續(xù)gt;20 m/s,最大極大風(fēng)速達(dá)30.3 m/s(9級);quot;5.14quot;大風(fēng)持續(xù)時(shí)間長、結(jié)束緩慢,從2016年5月14日05:00-15日18:00結(jié)束,共持續(xù)37 h,其中17 h極大風(fēng)速持續(xù)超過20 m/s,這次過程最大極大風(fēng)為27.1 m/s(8級);quot;4.16quot;低空型東南風(fēng)發(fā)生在2016年4月16日12:00-17日13:00,地面持續(xù)有東南風(fēng),但風(fēng)力都不強(qiáng),最大極大風(fēng)速為16.3 m/s(5級),這次過程達(dá)坂城、吐魯番與烏魯木齊之間存在較大的氣壓梯度,按照以往的預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)[1],烏魯木齊地面應(yīng)該出現(xiàn)東南大風(fēng),但此次東南風(fēng)卻未能在市區(qū)接地.

圖1 quot;3.30quot;過程(a)、quot;5.14quot;過程(b)、quot;4.16quot;過程(c)風(fēng)速及氣壓差逐小時(shí)變化

1.2 數(shù)據(jù)及分析方法

本文運(yùn)用了美國NCEP逐6 h再分析資料,包括水平分辨率為2.5°X2.5°的風(fēng)場、高度場、溫度場以及海平面氣壓場;國家級臺(tái)站逐小時(shí)常規(guī)觀測資料;烏魯木齊站微波輻射計(jì)間隔30 min、58層(0～10 km)溫度反演數(shù)據(jù);烏魯木齊邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)間隔30 min、32層(10 m～2940 m)風(fēng)場資料.文中用到了相關(guān)分析及其顯著性檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)方法.

2 兩類東南大風(fēng)環(huán)流背景的對比分析

2.1 環(huán)流背景的對比分析

quot;3.30quot;大風(fēng)500 hPa高度場上表現(xiàn)為明顯的經(jīng)向環(huán)流(圖2a),大風(fēng)過程中烏拉爾山地區(qū)為一低壓,新疆受狹長西西伯利亞高壓脊控制,與之配合的溫度脊也位于新疆,蒙古西部為低槽區(qū).烏拉爾山槽前有一支強(qiáng)盛的西南氣流將南方暖空氣向北方輸送,使得西西伯利亞高壓脊加強(qiáng)發(fā)展.隨著泰米爾半島冷空氣的補(bǔ)充,冷空氣不斷向南輸送,蒙古西部的低槽不斷向南加深,等高線變得密集.與quot;3.30quot;大風(fēng)過程對比,quot;5.14quot;過程500 hPa環(huán)流形勢經(jīng)向度明顯偏小(圖2b),大風(fēng)發(fā)生前,控制中亞-新疆-蒙古西部的是一寬廣暖脊,脊前西北氣流位于蒙新邊境,脊前槽位于蒙古,槽底延伸到河西走廊一帶;大風(fēng)開始時(shí),控制新疆的脊加強(qiáng),東部的冷槽沿蒙古東移南下,并在蒙古附近加強(qiáng),槽區(qū)的冷平流東移南下,當(dāng)溫度槽底南壓至哈密南部,冷空氣已灌入東疆,導(dǎo)致地面顯著加壓;大風(fēng)過程中高度槽與溫度槽緩慢東移,待溫度槽東移出新疆,地面東南風(fēng)才逐漸減弱.quot;4.16quot;過程500 hPa高度場與上述兩次接地型東南大風(fēng)的環(huán)流相似,新疆偏西地區(qū)受暖脊控制,新疆東部至蒙古西部為低槽區(qū),但這次低空型東南風(fēng)的天氣系統(tǒng)較弱且維持時(shí)間相對較短.蒙古地區(qū)的高空槽較淺,等高線稀疏,鋒區(qū)較弱,低槽僅維持約12 h后就逐漸減弱東移.

兩次接地型東南大風(fēng)在海平面氣壓場上都表現(xiàn)出回流特征:新疆東部均為蒙古高壓,隨著山谷兩端東高西低、南高北低的氣壓場形勢建立,烏魯木齊至達(dá)坂城氣壓梯度加大,烏魯木齊開始出現(xiàn)東南風(fēng).兩次大風(fēng)過程表現(xiàn)出不一樣的特征:quot;3.30quot;過程風(fēng)速強(qiáng),quot;5.14quot;過程持續(xù)時(shí)間久,這可以從地面高壓強(qiáng)度及維持時(shí)間得到解釋,quot;3.30quot;過程蒙古高壓強(qiáng),高壓中心等值線為1 042.5 hPa,并且地理分布很有特色,除了內(nèi)蒙西部維持一個(gè)主體的高壓中心以外,高壓主體還在新疆南部和西南部境外分裂了2個(gè)次高壓中心,分別為1 035.0 hPa和1 042.5 hPa,可見此次過程蒙古冷高壓攜帶的冷空氣由東向西回流進(jìn)入東疆、南疆盆地的強(qiáng)度強(qiáng),延伸的位置更西,強(qiáng)冷空氣導(dǎo)致東疆、南疆升壓,而在巴爾喀什湖以北地區(qū),有一低壓系統(tǒng)維持,由此在較大范圍內(nèi)形成了顯著的東南-西北走向的氣壓差,為本次東南大風(fēng)的爆發(fā)提供了動(dòng)力條件(圖3a).quot;5.14quot;大風(fēng)蒙古高壓相對較弱,最強(qiáng)時(shí)次只有1 030.0 hPa,但其持續(xù)時(shí)間長,13日凌晨蒙古高壓中心位于北疆國境線以西,隨后不斷東移南下,至13日20:00高壓中心移至蒙古西部,并在之后的24 h內(nèi)維持在蒙古中部,位置少動(dòng),強(qiáng)度逐漸增強(qiáng),中心強(qiáng)度在14日08:00達(dá)到最大;同時(shí)13日20:00位于里咸海的低壓逐漸東移,在14日凌晨移至西部國境線以外,并在14日20:00達(dá)最強(qiáng)(圖3b),由此形成穩(wěn)定的東高西低的氣壓場形勢,使得quot;5.14quot;大風(fēng)可以長時(shí)間維持.quot;4.16quot;個(gè)例在海平面氣壓場上(圖3c)也表現(xiàn)為回流特征,且蒙古高壓強(qiáng)度比quot;5.14quot;過程強(qiáng),最大等值線中心為1 040.0 hPa,但烏魯木齊地面實(shí)際風(fēng)速卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于quot;5.14quot;過程,可見在烏魯木齊東南大風(fēng)過程中,蒙古高壓越強(qiáng),造成的東南風(fēng)不一定越強(qiáng).高壓的強(qiáng)度對達(dá)坂城和烏魯木齊間的氣壓梯度是否會(huì)有影響呢?由下文壓差隨時(shí)間的變化分析可知,蒙古高壓越強(qiáng),烏魯木齊與達(dá)坂城的壓差不一定越強(qiáng).

圖2 500 hPa環(huán)流圖

2.2 溫度平流的對比分析

已有研究表明,南北疆的溫差是形成烏魯木齊東南大風(fēng)的一個(gè)重要物理?xiàng)l件,但溫度差對大風(fēng)的具體影響卻少有研究.在氣壓梯度相同情況下,烏魯木齊與周邊溫差越大是否越有利于大風(fēng)的形成?圖4為3次過程700 hPa溫度平流分布情況,可見,烏魯木齊與周邊的溫度差為東南風(fēng)提供了重要的熱力條件.quot;3.30quot;大風(fēng)開始時(shí)(圖4a),新疆暖平流大值區(qū)在北疆偏西的國境線外,而東疆和南疆東部為冷平流控制,隨著系統(tǒng)東南移,烏魯木齊與達(dá)坂城分別受暖冷平流控制,風(fēng)向由達(dá)坂城吹向?yàn)豸斈君R,形成由達(dá)坂城至烏魯木齊的溫度梯度.同樣quot;5.14quot;過程開始和維持時(shí),北疆始終為暖平流控制,南疆盆地東部為冷平流控制,風(fēng)由南向北,烏魯木齊與其以南地區(qū)有較大溫度梯度,南北疆維持有較大的溫度平流差異.這兩次大風(fēng)過程烏魯木齊都受暖平流控制,且與其南部維持有較大溫度梯度.而quot;4.16quot;過程與兩次接地型大風(fēng)不同,4月16日14:00以前,北疆都為冷平流,南疆為暖平流,不利于東南風(fēng)生成.16日20:00以后,全疆都為暖平流控制,且700 hPa吹偏西風(fēng),烏魯木齊與達(dá)坂城及其以南同為暖平流,形成自西向東的溫度梯度,而非由南向北,水平溫度平流差異小,不利于大風(fēng)的形成.

對比700 hPa溫度場也可以得出類似結(jié)論.接地型大風(fēng)發(fā)生時(shí),新疆為狹長暖脊控制,脊線成東北-西南走向,南北疆分別位于脊線兩側(cè),有較大溫度梯度,而quot;4.16quot;個(gè)例中控制新疆的暖脊寬廣,脊線在南疆西部且呈南北走向,烏魯木齊及其以南地區(qū)均處于暖脊前,溫度梯度小,不利于東南大風(fēng)的形成.

圖3 海平面氣壓場

3 氣壓差和風(fēng)速關(guān)系的對比分析

對比quot;3.30quot;與quot;5.14quot;過程達(dá)坂城與烏魯木齊的壓差發(fā)現(xiàn)(圖1),quot;3.30quot;過程在05:00-14:00之間壓差都大于10.0 hPa,最大為13.4 hPa,而quot;5.14quot;過程最大壓差只有9.7 hPa,壓差大小不同導(dǎo)致氣壓梯度大小有差異,從而造成這兩次大風(fēng)風(fēng)力不同.在這兩次過程中,壓差與風(fēng)速有較好的相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)分布見表1,均通過了0.05的顯著性檢驗(yàn).進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),達(dá)坂城與烏魯木齊壓差開始gt;5 hPa時(shí),烏魯木齊城區(qū)開始出現(xiàn)7級以上東南風(fēng),兩者壓差lt;5 hPa時(shí),城區(qū)東南大風(fēng)結(jié)束.吐魯番與烏魯木齊壓差的正負(fù)也可以作為預(yù)報(bào)烏魯木齊東南風(fēng)起止的一個(gè)參考:quot;3.30quot;過程吐魯番-烏魯木齊壓差gt;0時(shí),東南風(fēng)起,壓差lt;0時(shí),東南風(fēng)止;同樣,quot;5.14quot;過程吐魯番與烏魯木齊的氣壓差在14日05:00開始gt;0,東南風(fēng)開始起風(fēng),兩者壓差lt;0,烏魯木齊城區(qū)東南大風(fēng)趨于結(jié)束.可見,在接地型東南大風(fēng)過程中,氣壓梯度可以作為大風(fēng)預(yù)報(bào)的指標(biāo).

quot;4.16quot;過程達(dá)坂城與烏魯木齊氣壓差持續(xù)13 hgt;5 hPa(16日18:00-17日06:00),按照上述風(fēng)速與氣壓差的關(guān)系,烏魯木齊應(yīng)出現(xiàn)7級以上東南大風(fēng),但實(shí)際風(fēng)速卻只有3～8 m/s,約為3～5級,2 min平均風(fēng)速與氣壓差的相關(guān)系數(shù)未通過0.05的顯著性檢驗(yàn).為什么同樣的氣壓梯度卻出現(xiàn)量級不一樣強(qiáng)度的風(fēng)呢?除了氣壓梯度,還有哪些因子會(huì)影響烏魯木齊局地的東南大風(fēng)?考慮到單個(gè)站點(diǎn)范圍小,若要更清楚地探究其上空發(fā)生的變化需要更精細(xì)的資料,下文將對比分析烏魯木齊單站的風(fēng)廓線及微波輻射計(jì)資料,試圖尋找影響烏魯木齊東南大風(fēng)的其它因子.

表1 達(dá)坂城、吐魯番與烏魯木齊壓差同風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)

4 烏魯木齊風(fēng)廓線狀況對比分析

圖4 700 hPa溫度平流與風(fēng)場

下文給出三次東南風(fēng)開始時(shí)逐30 min風(fēng)廓線雷達(dá)圖,無論是接地型東南風(fēng)還是低空型東南風(fēng),地面風(fēng)速較大時(shí)刻都伴隨著動(dòng)量下傳.quot;3.30quot;過程從30日02:00左右開始,1500 m高度首先出現(xiàn)20 m/s東南風(fēng),03:00左右風(fēng)速迅速增大至44 m/s,之后44 m/s的風(fēng)速大值區(qū)開始向下延伸,低層500 m出現(xiàn)約28 m/s大風(fēng),這也正是此次地面東南大風(fēng)起風(fēng)時(shí)刻.同樣在12:00左右,極大風(fēng)速最大時(shí)也存在明顯動(dòng)量下傳,40 m/s大風(fēng)從1500 m高度下傳至500 m.quot;5.14quot;過程在03:00左右,約1000 m附近開始出現(xiàn)16 m/s的東南風(fēng),04:00左右1500 m高度的東南風(fēng)開始增大,05:00增至20 m/s,這時(shí)1000 m以下的東南風(fēng)也開始增大,有動(dòng)量下傳現(xiàn)象:1000～1500 m高空的16 m/s大風(fēng)向下傳遞,500 m左右高度開始出現(xiàn)16 m/s甚至更大的東南風(fēng),這也正是地面東南大風(fēng)起風(fēng)時(shí)刻.2個(gè)接地型東南大風(fēng)個(gè)例500 m高度開始維持較大風(fēng)速時(shí)刻都與地面大風(fēng)開始時(shí)刻相對應(yīng),從逐6 min風(fēng)廓線圖來看,也存在這種現(xiàn)象.

盡管quot;4.16quot;過程地面東南風(fēng)不大,但其發(fā)生動(dòng)量下傳時(shí)刻也與地面風(fēng)速最大時(shí)刻對應(yīng)的很好.地面2 min平均風(fēng)速較大時(shí)刻分別為17日02:00和04:00,02:00左右風(fēng)廓線雷達(dá)資料上1000～1500 m高空有24～40 m/s的東南風(fēng),且1000 m風(fēng)速大值區(qū)開始向低層下傳,500 m高空出現(xiàn)24 m/s大風(fēng),但大風(fēng)維持時(shí)刻很短,03:00已減弱為8 m/s.同樣,04:00左右1000 m高度又有一次動(dòng)量下傳過程,1000 m高度的20 m/s的風(fēng)速向下傳播,500 m附近風(fēng)速達(dá)20 m/s,這個(gè)時(shí)刻地面風(fēng)速達(dá)最大,但500 m高度東南大風(fēng)很快減弱,并沒有維持,同樣地面東南風(fēng)也呈減弱趨勢.由此可以得出初步結(jié)論:高空動(dòng)量下傳對烏魯木齊東南大風(fēng)的維持有重要影響,對流層低層大風(fēng)向近地層下傳一方面為近地層風(fēng)提供能量,另一方面不斷向下輸送的暖平流使地面減壓升溫,烏魯木齊與峽谷南端氣壓差和溫度差得以維持,東南大風(fēng)才得以發(fā)展和持續(xù).

5 烏魯木齊上空溫度層結(jié)的對比分析

圖5 quot;3.30quot;過程(a)、quot;5.14quot;過程(b)、quot;4.16quot;過程(c)開始時(shí)風(fēng)廓線

由于quot;3.30過程quot;微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)缺失,本文就以quot;5.14quot;過程和quot;4.16quot;過程兩種類型東南大風(fēng)中烏魯木齊上空溫度層結(jié)進(jìn)行對比分析(圖6).quot;5.14quot;過程起風(fēng)前一天溫度零線在約1.5 km高度,后逐漸上升,13日20:00升至2.5 km,而起風(fēng)后溫度零線進(jìn)一步升高至4.0 km高度,且近地層的溫度由12℃左右升至25℃以上,這說明在接地型東南風(fēng)過程中,低層暖氣團(tuán)厚度逐漸增加且近地層變得更暖,此次過程中東南大風(fēng)在背風(fēng)坡干絕熱下沉增溫的效果非常顯著.同時(shí)暖氣團(tuán)的增溫使得烏魯木齊局地減壓,反過來進(jìn)一步促進(jìn)達(dá)坂城與烏魯木齊之間氣壓差的維持或增加,為東南風(fēng)的持續(xù)提供了有利條件.quot;4.16quot;過程(圖6c)起風(fēng)前溫度零線在1.0 km以下,后逐漸上升至2.5 km左右,與quot;5.14quot;過程類似,低層暖氣團(tuán)也是逐漸變厚變暖的過程,但其與quot;5.14quot;過程存在的差異在于低層暖氣團(tuán)的厚度,quot;4.16quot;過程溫度零線約在2.0 km高度.由此,quot;4.16quot;過程中烏魯木齊上空的暖氣團(tuán)整體較quot;5.14quot;過程淺薄,且由于動(dòng)量和壓差條件不如quot;5.14quot;過程有利,quot;4.16quot;過程中東南大風(fēng)沒有前兩個(gè)接地型東南大風(fēng)強(qiáng)度大.

6 結(jié)論

通過對比分析兩次接地型東南大風(fēng)和一次低空型東南大風(fēng)過程,得出以下結(jié)論:

(1)無論是接地型還是低空型東南大風(fēng),500 hPa高度場新疆受暖脊控制、新疆東部至蒙古西部為低槽區(qū)是烏魯木齊產(chǎn)生東南大風(fēng)的必要高空環(huán)流形勢;山谷兩端形成南高北低的海平面氣壓場是產(chǎn)生東南大風(fēng)的地面必要形勢.

(2)地面蒙古冷高壓強(qiáng),達(dá)坂城、吐魯番與烏魯木齊氣壓梯度不一定大,烏魯木齊東南風(fēng)風(fēng)速不一定大.在接地型東南風(fēng)個(gè)例中,烏魯木齊地面風(fēng)速與達(dá)坂城、吐魯番和烏魯木齊的氣壓差有較好的對應(yīng)關(guān)系,壓差對大風(fēng)的起止時(shí)間和量級預(yù)報(bào)有一定指導(dǎo)意義,但在低空型東南風(fēng)過程中,氣壓梯度與烏魯木齊本站風(fēng)速的關(guān)系不顯著.

(3)東南大風(fēng)很大程度上還受溫度平流和其上空溫度層結(jié)影響,烏魯木齊與東疆或南疆存在水平溫度梯度時(shí),利于東南風(fēng)的發(fā)展,反之不利于東南風(fēng)的發(fā)展或維持;當(dāng)烏魯木齊低層暖氣團(tuán)較為深厚(淺薄)時(shí),利于(不利于)東南大風(fēng)的產(chǎn)生.

(4)烏魯木齊東南大風(fēng)風(fēng)速較大時(shí)刻與對流層中下動(dòng)量下傳時(shí)刻有很好的對應(yīng)關(guān)系.一方面動(dòng)量下傳為近地層?xùn)|南風(fēng)提供動(dòng)量,另一方面不斷向下輸送的暖平流使地面減壓升溫,保證烏魯木齊與峽谷南端氣壓差和溫度差的維持,在這種氣壓梯度的背景下,東南大風(fēng)才得以發(fā)展和維持.

本文通過分析3個(gè)烏魯木齊東南大風(fēng)個(gè)例得出一些定性認(rèn)識,但具體的量化預(yù)報(bào)指標(biāo)還有待于對大量個(gè)例展開研究.

圖6 東南大風(fēng)期間烏魯木齊上空的溫度層結(jié)分布

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Analysis of Comparison Between the Two Kinds of the Southeasterly Gale Cases in Spring in Urumqi

SUN Mingjing1,LI Ruqi1,LIU Junzhe2,Rouzi Aji1
(1.Xinjiang Meteorological Observatory,Urumqi 830002,China;2.Meteorological Bureau of Hejing,Hejing 841300,China.)

Based on the NCEP reanalysis data,the weather station conventional observation data,data derived from the microwave radiometer and boundary layer wind profile radar,comparative analysis of two ground-based southeasterly gale cases and one elevated southeasterly gale case in Urumqi are performed.The results show that:the sea level pressure patterns such as the low pressure in north of Xinjiang matching the high in south of Xinjiang or the low pressure in west of Xinjiang matching the high pressure in east of Xinjiang are necessary for the formation of the two kinds of southeasterly gale.Under control by the strong Mongolia high,the southeasterly gales may not occur although there is a pressure gradient around Urumqi.The southeasterly gales also depended on horizontal temperature gradient in the south-north direction.In combination with thick and warm air mass over Urumqi city,it is favorable for the onset of the southeasterly gale.Further analysis also found that the downward momentum transport can not only provide kinetic energy to the low-level flow,but also heat the low-level flow by the dry adiabatic sinking movement,causing the pressure over Urumqi to be low.Such situation is conducive to keep the pressure difference and the temperature difference across the valley.

Urumqi;the southeasterly gale;pressure gradient;temperature advection;downward momentum transport

P458.1+23

A

1002-0799(2017)05-0038-08

孫鳴婧,李如琦,劉俊哲,等.烏魯木齊春季兩類東南大風(fēng)個(gè)例的對比分析[J].沙漠與綠洲氣象,2017,11(5):38-45.

10.12057/j.issn.1002-0799.2017.05.006

2017-03-31

國家自然科學(xué)基金(41575011),中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(IDM201501),新疆氣象局氣象科技研究課題(MS2015001)共同資助.

孫鳴婧(1990-),女,助理工程師,主要從事短時(shí)臨近及短期天氣研究.E-mail:tianshi__@126.com