2017年10月固原一次大到暴雪型寒潮天氣過程分析

余文梅 馬國濤景 博龔曉麗 何 云

（1.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750002；2.寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750002；3.固原市氣象局，寧夏 固原 756000）

寧夏位于西北地區(qū)東部，寒潮天氣對農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、交通等影響較大，是寧夏災(zāi)害性天氣之一。根據(jù)中國氣象局最新業(yè)務(wù)規(guī)范并結(jié)合實(shí)際情況，寧夏寒潮標(biāo)準(zhǔn)定義為：24h或48h日平均氣溫下降10℃ 或12℃及以上，且最低氣溫在5℃以下并伴有大風(fēng)、降水或沙塵暴[1]。寧夏寒潮多發(fā)生于春季，占寒潮總次數(shù)53.6%，秋季次之，冬季最少。針對寒潮天氣，寧夏氣象工作者對本區(qū)的寒潮天氣進(jìn)行了分析研究，得出了一些研究成果[2-7]。

本文利用micaps、區(qū)域自動(dòng)站等常規(guī)資料和ncep資料，對2017年10月7日至10日的寒潮、大到暴雪、霜凍天氣過程的環(huán)流形勢及物理量進(jìn)行了分析。以期進(jìn)一步提高對寒潮的科學(xué)認(rèn)識，以提高寧夏寒潮天氣的預(yù)報(bào)能力。

1 天氣實(shí)況

圖1 2017年10月7日20時(shí)至10日08時(shí)累積降水量

受西伯利亞—巴湖東移南壓擴(kuò)散冷空氣的影響，2017年10月7～10日固原市先后出現(xiàn)了寒潮、中雨轉(zhuǎn)暴雪、霜凍天氣。

1.1 降水實(shí)況

2017年10月7日20時(shí)至10日08時(shí)，固原全市出現(xiàn)了一次中雨轉(zhuǎn)大雪的天氣。累積降水量普遍在13.2～49.9mm之間，最大降水量出現(xiàn)在彭陽縣孟虎山莊為49.9mm。這次大的降水帶出現(xiàn)在中東部，降雪出現(xiàn)在9日夜間，積雪厚度普遍在3～5cm。

1.2 溫度實(shí)況

相較于6日，7日最低氣溫、最高氣溫、平均氣溫明顯升高（圖略），之后氣溫呈直線式下降。到10日最高氣溫開始回升，但最低氣溫和平均氣溫達(dá)到最低，9日清晨原州區(qū)、隆德、涇源出現(xiàn)霜凍，10日清晨全市出現(xiàn)霜凍。

表1 固原各站7～9日平均氣溫下降幅度

由表1可看出，9日固原全市平均氣溫與7日相比下降8～12℃，各站日平均氣溫48h降幅為：原州區(qū)11.2℃、西吉 10.3℃、隆德 9.2℃、涇源 10.4℃、彭陽8.8℃，三站（原州區(qū)、西吉、涇源）達(dá)到寒潮標(biāo)準(zhǔn)，最大降溫幅度出現(xiàn)在原州區(qū)。

2 高低空環(huán)流形勢及主要影響系統(tǒng)分析

2.1 500百帕環(huán)流形勢

降水前期，歐亞中高緯度呈兩脊一槽型，烏拉爾山有一高壓脊，西西伯利亞至巴爾喀什湖有一冷渦，在貝加爾湖東部有一弱脊，這樣就形成了“東高西低”的降水形勢。之后西伯利亞冷渦逐漸緩慢旋轉(zhuǎn)東移南壓，冷中心維持在-36℃，中緯度氣流較平直，副熱帶高壓逐漸北抬，徑向環(huán)流逐漸加大（如圖2a）。到8日08時(shí)副熱帶高壓脊北抬至40℃附近，副高外圍形成西南大風(fēng)速帶，最大風(fēng)速達(dá)到22m/s，暖平流加大，鋒區(qū)壓至東北北部至新疆北部。到8日20時(shí)冷渦南壓至新疆北部，之后冷渦之間東移。至10日08時(shí)低渦移動(dòng)至蒙古中部（如圖2b），寧夏處于冷渦底部，固原已處于西北氣流中，降水趨于結(jié)束。

圖2 a.2017年10月7日20時(shí)500hPa高度場;b.2017年10月10日08時(shí)500hPa高度場

2.2 700百帕天氣系統(tǒng)分析

降水前期有溫度脊自河套向東北方向伸展，到7日20時(shí)溫度脊明顯減弱（圖略），在甘肅南部至河套有一冷切，低空急流也北抬至重慶至陜西東南部，配合高空淺槽的影響，降水開始。8日20時(shí)冷切依然壓在固原上空（圖略），低空急流東移難退至陜西南部，至9日20時(shí)冷切移出固原（圖略），轉(zhuǎn)為西北氣流。

2.3 地面天氣系統(tǒng)分析

6日20時(shí)西北地區(qū)東部已有熱倒槽形成，冷鋒壓在新疆北部，冷高壓處于巴爾喀什湖附近，冷高壓中心值達(dá)到1039百帕。之后巴爾喀什湖附近的冷高壓緩慢東移并加強(qiáng)，倒槽維持少動(dòng)并明顯加強(qiáng)，且有冷空氣沿內(nèi)蒙古西部分裂南下進(jìn)入河西、青海。于7日14時(shí)在西川與甘肅交界處形成低壓，低壓中心值達(dá)1007百帕，冷高壓加強(qiáng)至1044百帕，冷鋒移動(dòng)至貝加爾湖至新疆中部。之后冷空氣開始擴(kuò)散南下，至8日20時(shí)倒槽減弱南退，在河套西側(cè)至黑龍江西北部形成一東北西南向副冷鋒，冷高壓母體移動(dòng)到蒙古境內(nèi)，中心值達(dá)到1052百帕。9日08時(shí)副冷鋒壓在固原，冷高壓母體一直在蒙古境內(nèi)，到9日20時(shí)副冷鋒已移出固原。

3 診斷分析

3.1 溫度、海平面氣壓對比分析

通過分析（圖略），得出在過程前期固原各縣區(qū)都存在潮前回暖現(xiàn)象，氣壓降低的時(shí)候氣溫回升，兩者存在負(fù)相關(guān)性，且達(dá)到寒潮的3站的過程氣壓差都在21～26hPa。由于擴(kuò)散冷空氣的影響，8日氣溫開始明顯下降，氣壓明顯升高，在9日氣壓達(dá)到最大，9日夜間氣溫達(dá)到最低，10日白天天空放晴，氣溫回升。

3.2 700hPa溫度平流

通過分析冷平流（圖略），可知自9日白天冷平流開始影響固原，冷平流呈東北西南向帶狀分布，向東南偏東方向移動(dòng)。9日夜間至10日08時(shí)，固原處于-10℃/s的冷平流中心，10日白天依然受冷平流的影響，但是強(qiáng)度逐漸減弱。由于10日白天天空放晴，由于太陽輻射作用，氣溫有所回升。

3.3 水汽條件

充沛的水汽條件是產(chǎn)生大降水的必要條件。通過點(diǎn)（36N，106E）作相對濕度垂直剖面和比濕垂直剖面（圖略）,可看出，7日夜間從低層至高層空氣都達(dá)到了飽和，濕層深厚，從降水實(shí)況看，7日夜間降水量也相對較大，8日08時(shí)開始，濕層厚度迅速下降至500hPa，高層相對濕度迅速下降至20%左右，8日白天至9日白天中低層空氣處于飽和狀態(tài)。9日20時(shí)開始濕層厚度迅速升高至250hPa，降雪也是出現(xiàn)在9日夜間，到10日08時(shí)，中低層相對濕度迅速下降至10%左右，之后天空開始逐漸放晴。

7日20時(shí)至8日20時(shí)，700hPa比濕維持在9g/kg左右，之后比濕開始逐漸下降。到9日20時(shí)，700hPa比濕迅速下降至5g/kg，至10日08時(shí)比濕下降至3g/kg。而在7日20時(shí)至10日08時(shí)，500hPa比濕先降后升再降，在7日20時(shí)至8日20時(shí)，500hPa比濕由4g/kg下降至2g/kg，之后又開始逐漸升高，在9日08時(shí)至9日20時(shí)，500hPa比濕維持在4g/kg左右，到9日后半夜，500hPa比濕和700hPa比濕一樣迅速下降，而降水也開始逐漸結(jié)束。

3.4 垂直速度

當(dāng)水汽條件具備后，還必須有使水汽冷卻凝結(jié)的條件，才能形成降水。對降水來說，促使水汽冷卻凝結(jié)的主要條件是上升運(yùn)動(dòng)。通過點(diǎn)（36N，106E）作垂直速度剖面（圖略），發(fā)現(xiàn)從7日20時(shí)至10日08時(shí)，除8日08時(shí)至8日14時(shí)這段時(shí)間外，高低層的垂直速度都為負(fù)值，表明整層大氣呈上升運(yùn)動(dòng)。在8日20時(shí)至9日08時(shí)和9日20時(shí)至10日08時(shí)這兩個(gè)時(shí)段分別存在兩個(gè)垂直速度大值中心，中心值分別為-0.35pa/s和-0.4 pa/s，大值中心分別處于700hPa附近和500hPa附近。這為此次中雨轉(zhuǎn)大到暴雪的產(chǎn)生提供了有利的動(dòng)力條件。

3.5 溫度廓線

通過點(diǎn)（36N，106E）作溫度廓線（圖略），可看出在7日20時(shí)至9日20時(shí)之間，700hPa由8℃左右開始逐漸下降，至9日20時(shí)700hPa溫度已下降至2℃左右，而500hPa溫度在這段時(shí)間內(nèi)基本維持在-5℃左右，在這期間固原的降水相態(tài)為液態(tài)。9日20時(shí)之后700hPa至500hPa溫度開始迅速下降，700hPa溫度在9日夜間下降至0℃以下后又有所回升，而500hPa溫度下降至-10℃左右，大到暴雪也是出現(xiàn)在9日夜間。在水汽條件和動(dòng)力條件都滿足的條件下，就要看中低層氣溫情況，而正是在9日夜間中低層溫度的降低，并且滿足了一定的條件，因此在9日夜間出現(xiàn)了降雪，而不是之前。

4 總結(jié)

4.1 此次過程環(huán)流形勢呈“東高西低”的有利于降水的環(huán)流形勢，西西伯利亞冷渦旋轉(zhuǎn)東移南下，冷渦后部西北氣流引導(dǎo)冷空氣東移南下，導(dǎo)致氣溫大幅降低形成寒潮天氣。而低空偏南急流的建立為此次降水的發(fā)生提供了充沛的水汽，高空槽、地面冷鋒、切變線為此次降水的發(fā)生提供了較好的動(dòng)力條件。

4.2 通過對物理量的分析得到，深厚的濕層和中低層較好的比濕是此次中雨轉(zhuǎn)大到暴雪的重要因子，整層大氣呈上升運(yùn)動(dòng)為此次過程提供了很好的動(dòng)力條件。

4.3 此次過程進(jìn)入關(guān)鍵區(qū)（90°～110°E，38°～55°N）的地面冷高壓中心強(qiáng)度達(dá)到1052hPa，且達(dá)到寒潮的3站 （原州區(qū)、西吉、涇源）的過程氣壓差都在21～26hPa。

4.4 此次過程前期存在潮前回暖現(xiàn)象，前期的潮前回暖為后期寒潮的出現(xiàn)提供了有利條件。

4.5 降水相態(tài)是秋冬季過渡時(shí)期降水預(yù)報(bào)所重點(diǎn)考慮的，中低層氣溫變化及變化時(shí)間是造成降水相態(tài)預(yù)報(bào)難的重要原因，此次過程也是由于對此估計(jì)錯(cuò)誤而造成對雨雪轉(zhuǎn)換時(shí)間預(yù)報(bào)偏差較大。

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