2018年4月4—6日海南州大風(fēng)降溫天氣過(guò)程分析

辛元瑜　李博　乜國(guó)妍

摘要 2018年4月4—6日海南州出現(xiàn)大風(fēng)降溫天氣過(guò)程，最大瞬時(shí)風(fēng)速達(dá)到36.1 m/s。本文從高低空環(huán)流形勢(shì)、物理量場(chǎng)等方面分析了此次天氣過(guò)程，并檢驗(yàn)了歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)。結(jié)果表明，烏拉爾山高脊發(fā)展加強(qiáng)，脊前偏西北氣流使低槽后部冷平流加強(qiáng)并引導(dǎo)低槽東移南壓，是造成此次大風(fēng)強(qiáng)降溫天氣過(guò)程的主要原因。

關(guān)鍵詞 大風(fēng)；降溫；環(huán)流形勢(shì)；物理量場(chǎng)；數(shù)值預(yù)報(bào)；青海海南；2018年4月4—6日

中圖分類號(hào) P458 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）16-0200-02

海南州處于青藏高原中東部，青海湖以南，具有顯著的高原大陸性氣候特征，冬季、春季、秋季冷空氣活動(dòng)頻繁，當(dāng)冷空氣過(guò)境時(shí)往往會(huì)造成災(zāi)害性天氣。大風(fēng)是指瞬時(shí)風(fēng)速 >17.0 m/s的風(fēng)，強(qiáng)烈的大風(fēng)是一種嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣。近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)各地區(qū)的大風(fēng)天氣特征以及預(yù)報(bào)方法開展了大量研究[1-3]。本文分析總結(jié)了海南州大風(fēng)降溫天氣的特征，對(duì)于做好此類災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)具有重要的意義。

1 天氣實(shí)況

受西西伯利亞低槽東移南壓和北方強(qiáng)冷空氣共同影響，2018年4月4—6日海南州出現(xiàn)了一次大范圍的大風(fēng)降溫天氣過(guò)程。從3日14：00開始，海南州北部地區(qū)陸續(xù)出現(xiàn)了大風(fēng)天氣，夜間較白天有所減弱。瞬時(shí)風(fēng)速最大值出現(xiàn)在4日15：00的黑馬河，達(dá)36.1 m/s，陣風(fēng)風(fēng)力12級(jí)（表1）。海南州5個(gè)縣城區(qū)站點(diǎn)最大瞬時(shí)風(fēng)速為13.3～25.5 m/s，風(fēng)力為6～10級(jí)，5日風(fēng)速普遍大于4日，6日凌晨風(fēng)速減弱（表2）。海南州各地區(qū)日最高氣溫在5日有明顯的下降，降溫幅度為6.1～8.9 ℃，6日最高氣溫有所回升（表3）。

2 天氣形勢(shì)分析

2.1 高空環(huán)流形勢(shì)

由圖1可知，2018年4月4日8：00中高緯度為兩槽兩脊，兩脊分別位于烏拉爾山地區(qū)和貝加爾湖地區(qū)，兩槽分別位于西西伯利亞至北疆地區(qū)和我國(guó)東北地區(qū)。西西伯利亞地區(qū)有1個(gè)冷渦形成，冷渦中心低壓值為512 hPa，配合有1個(gè) -44 ℃冷中心，對(duì)應(yīng)冷槽從45°N北伸到65°N。冷渦后部冷平流較強(qiáng)，使冷空氣堆積，冷渦西側(cè)與烏拉爾山高脊之間有1個(gè)較強(qiáng)的西北急流，隨著冷空氣不斷加強(qiáng)，高脊前的西北急流推動(dòng)冷槽不斷東移南壓并分裂出短波槽，影響青海省北部地區(qū)，短波槽上也有較強(qiáng)冷平流且持續(xù)發(fā)展。700、850 hPa與500 hPa形勢(shì)場(chǎng)基本一致，但高層冷渦落后于低層，為后傾槽，斜壓性強(qiáng)，有利于冷渦的發(fā)展[2]。在海南州36°N至北疆46°N之間，等溫線密集，10個(gè)緯距里有6根等溫線。由圖2可知，5日8：00 500 hPa上，西西伯利亞低槽東移南壓至蒙古地區(qū)，等溫線和等高線變得更加密集，溫度梯度和氣壓梯度加大，溫度槽略落后于高度槽，烏拉爾山高脊發(fā)展加強(qiáng)，北伸至60°以北，海南州處于烏拉爾山脊前強(qiáng)西北氣流控制，脊前等溫線與等高線交角加大，冷渦后部冷平流較4日明顯增強(qiáng)，使冷渦發(fā)展加深，為5日大風(fēng)過(guò)程發(fā)展提供了有力條件。

200 hPa形勢(shì)場(chǎng)上，從新疆地區(qū)到青海中北部到河西走廊地區(qū)有1支明顯的強(qiáng)西風(fēng)急流，鋒區(qū)中大風(fēng)風(fēng)速最大值為44 m/s，海南州位于急流軸出口區(qū)右側(cè)，高空急流為低層大氣的運(yùn)動(dòng)提供了動(dòng)量，使低層鋒區(qū)加強(qiáng)，高空急流促使冷空氣堆積速度加快，從而使鋒區(qū)不斷加強(qiáng)，造成了大風(fēng)降溫天氣。

6日8：00 500 hPa，中高緯度分裂為寬廣的一槽一脊，低槽東移至蒙古—河北以北地區(qū)，海南州受脊前西北氣流控制，配合有冷平流，加上輻射降溫，造成了6日的最低溫度較5日降低了4.4～7.1 ℃，大風(fēng)天氣過(guò)程隨著系統(tǒng)東移而結(jié)束。

2.2 地面形勢(shì)演變

在2018年4月8：00，新疆南部至青海海西以西地區(qū)為1個(gè)強(qiáng)高壓（圖3），中心氣壓值為1 027.5 hPa，其東南部四川地區(qū)有1個(gè)1 000.0 hPa的低壓中心，此時(shí)冷鋒位于新疆近青海地區(qū)。新疆地區(qū)有較強(qiáng)的冷空氣，北疆地區(qū)24 h最大變壓為+13 hPa，冷空氣分為2條路徑，1條從柴達(dá)木進(jìn)入青海，1條進(jìn)入河西走廊。4日14：00地面，南疆地區(qū)出現(xiàn)浮塵天氣，柴達(dá)木地區(qū)出現(xiàn)揚(yáng)沙天氣。4日20：00地面圖上（圖4），北疆地區(qū)24 h最大變壓為+10 hPa，青海柴達(dá)木地區(qū)24 h最大變壓為+10 hPa，海南州北部大部分地區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)天氣。5日14：00地面上，1 038 hPa冷高壓中心壓到環(huán)湖地區(qū)，冷空氣主力已達(dá)青海東北部及甘肅地區(qū)，海南州24 h最大變壓為+7 hPa，較大的氣壓梯度使海南州大部分地區(qū)出現(xiàn)7級(jí)以上大風(fēng)，共和地區(qū)和環(huán)湖地區(qū)風(fēng)速在8～10級(jí)之間。

3 物理要素場(chǎng)分析

3.1 垂直速度場(chǎng)

分析垂直速度場(chǎng)可知，大風(fēng)天氣發(fā)生時(shí)，正垂直速度區(qū)的低層向東北部?jī)A斜，反映出鋒區(qū)的垂直運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)[4]，鋒前為抬升運(yùn)動(dòng)，鋒后為下沉運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)使高空風(fēng)動(dòng)量下傳，從而使地面風(fēng)速加大。

3.2 渦度

分析渦度場(chǎng)可知，500 hPa及以上高度有正渦度平流，有利于高層輻合，動(dòng)量下傳較強(qiáng)，從而使低層及地面風(fēng)速增大。

4 歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)

2018年4月4—5日的ECMWF 500 hPa形勢(shì)場(chǎng)上，對(duì)此次強(qiáng)冷空氣過(guò)程的主導(dǎo)系統(tǒng)變化有較好的預(yù)報(bào)，比較預(yù)報(bào)場(chǎng)與實(shí)況，西西伯利亞低槽的移動(dòng)路徑預(yù)報(bào)與實(shí)況比較吻合，總體顯示了較強(qiáng)的預(yù)報(bào)能力。

分析ECMWF不同預(yù)報(bào)時(shí)效（24～72 h）海平面氣壓場(chǎng)可以看出，預(yù)報(bào)場(chǎng)的移動(dòng)路徑和實(shí)況場(chǎng)中的移動(dòng)路徑比較一致，但ECMWF上24 h正變壓值比實(shí)況地面圖上的數(shù)值大，準(zhǔn)確指導(dǎo)了海南州的大風(fēng)、強(qiáng)降溫預(yù)報(bào)，具有較高的參考價(jià)值。

ECMWF 850 hPa溫度場(chǎng)也準(zhǔn)確預(yù)報(bào)了此次過(guò)程的降溫幅度。850 hPa的溫度預(yù)報(bào)中，提前4 d預(yù)報(bào)了4—5日海南州有6～8 ℃以上的降溫，實(shí)況海南州5個(gè)縣站降溫6.1～8.9 ℃，降溫幅度與ECMWF數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品結(jié)果一致。

5 預(yù)報(bào)服務(wù)情況

針對(duì)此次天氣過(guò)程，海南州氣象臺(tái)在4月2日發(fā)布了1周天氣預(yù)報(bào)，在4月4日發(fā)布了清明節(jié)專題預(yù)報(bào)，均準(zhǔn)確預(yù)報(bào)了此次大風(fēng)降溫天氣過(guò)程。預(yù)報(bào)海南州北部有6～7級(jí)西北風(fēng)，南部有5～6級(jí)西北風(fēng)，最大風(fēng)速可達(dá)10級(jí)，日最高氣溫下降8～10 ℃，并于5日9：40發(fā)布了全州大風(fēng)黃色預(yù)警信號(hào)。無(wú)論影響時(shí)間、強(qiáng)度還是范圍，預(yù)報(bào)結(jié)果均與此次天氣過(guò)程較一致，收到了良好的社會(huì)效果。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）烏拉爾山高脊發(fā)展加強(qiáng)，脊前偏西北氣流使西西伯利亞低槽后部冷平流加強(qiáng)，并引導(dǎo)西西伯利亞低槽東移南壓，造成了2018年4月4—6日海南州大風(fēng)強(qiáng)降溫天氣過(guò)程。

（2）高空急流的形成為低層大氣的加速運(yùn)動(dòng)提供了動(dòng)量，使低層鋒區(qū)加強(qiáng)，導(dǎo)致大氣層結(jié)不穩(wěn)定，為此次大風(fēng)提供了有利的條件。

（3）地面上，海南州以北的地區(qū)24 h正變壓值在+10 hPa以上，對(duì)強(qiáng)冷空氣的入侵具有很好的指示意義。

（4）強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)使高空動(dòng)量下傳，從而使低層和地面風(fēng)速加大。

（5）ECMWF 850 hPa溫度趨勢(shì)預(yù)報(bào)對(duì)強(qiáng)降溫具有很好的指示意義。

7 參考文獻(xiàn)

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