大興安嶺地區(qū)冬季一次強(qiáng)寒潮天氣過程分析

許麗玲，沈月釗，韓鳳岐,王 振

（1.漠河市氣象局，黑龍江 漠河165300；2.南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院,江蘇 南京210044）

1 引言

寒潮是指大規(guī)模強(qiáng)冷空氣自高緯度南下， 是影響我國冬半年的主要災(zāi)害性天氣系統(tǒng)， 南北方氣候差異大，寒潮帶來的影響和危害不盡相同，因此各地寒潮的標(biāo)準(zhǔn)也略有差異。 多年來，眾多學(xué)者對寒潮天氣進(jìn)行了多方面的研究，并取得大量有意義的成果，王明杰等［1］研究統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)100°-125°E，50°-65°N 區(qū)域內(nèi)冷空氣的強(qiáng)弱， 對黑龍江省的寒潮預(yù)報有重要指示意義，該區(qū)域即為寒潮的關(guān)鍵區(qū)，大興安嶺地區(qū)位于中國最北，在50°07′02″-53°33′42″N、121°10′53″-127°01′21″E 之間，基本位于該區(qū)域內(nèi)，冬季影響大興安嶺地區(qū)的冷空氣活動頻繁。 大興安嶺地區(qū)寒潮最早出現(xiàn)在9 月， 最晚出現(xiàn)在5 月， 大多集中在11月至次年3 月王瑩［2］研究1961-2012 年黑龍江省寒潮氣候特征，結(jié)果表明，寒潮呈較明顯的徑向分布，全省存在兩個大值區(qū)，一個位于大興安嶺地區(qū)，另一個位于小興安嶺山區(qū)半山區(qū)及其南部山區(qū)， 這兩個大值區(qū)年平均寒潮發(fā)生頻次均在10 次以上，漠河站在11、12 月和1 月寒潮發(fā)生頻次較多。 本文對2018年12 月4-5 日大興安嶺地區(qū)爆發(fā)的區(qū)域性強(qiáng)寒潮天氣過程進(jìn)行分析、總結(jié)。

2 資料與方法

依據(jù) 《黑龍江省氣象災(zāi)害預(yù)警信號發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)》，寒潮可能造成災(zāi)害的嚴(yán)重性， 規(guī)定了寒潮的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，將其分為藍(lán)（Ⅳ級）、黃（Ⅲ級）、橙（Ⅱ級）、紅（Ⅰ級）四級(分別代表一般、較重、嚴(yán)重和特別嚴(yán)重)。 寒潮藍(lán)色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)： 48 h 內(nèi)最低氣溫將要下降8 ℃以上，最低氣溫≤4 ℃；寒潮黃色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)：24 h 內(nèi)最低氣溫將要下降10 ℃以上，最低氣溫≤4 ℃；寒潮橙色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)：24 h 內(nèi)最低氣溫將要下降12 ℃以上，最低氣溫≤0℃； 寒潮紅色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)： 24 h 內(nèi)最低氣溫將要下降16 ℃以上，最低氣溫≤0 ℃。區(qū)域性強(qiáng)寒潮的劃分標(biāo)準(zhǔn)［3］：在一次寒潮過程中，該區(qū)域內(nèi)有不少于50%的氣象站滿足某日最低氣溫24 h 內(nèi)降溫幅度8 ℃， 并且該地日最低氣溫-4 ℃， 且其中有不少于40%的站點滿足24 h 內(nèi)降溫幅度10 ℃，并且該地日最低氣溫-2 ℃，稱為區(qū)域性強(qiáng)寒潮。

本文利用大興安嶺地區(qū)7 個國家站和54 個自動站（區(qū)域站和無人站）資料、Micaps 數(shù)值預(yù)報，中央氣象臺資料， 采用天氣學(xué)原理和天氣動力學(xué)診斷分析方法對2018 年12 月4-5 日大興安嶺地區(qū)區(qū)域性強(qiáng)寒潮天氣過程進(jìn)行分析。

3 天氣實況

2018 年12 月1-3 日大興安嶺地區(qū)出現(xiàn)降雪天氣過程，最低氣溫顯著上升，降雪過后4-5 日出現(xiàn)不同等級寒潮天氣（表1），降溫從12 月3 日下午開始，4-5 日為主要降溫時段，12 月4 日早上大興安嶺地區(qū)61 個站中，有47 個站24 h 最低氣溫降溫幅度10℃以上，其中漠河最低氣溫-39.7 ℃，降溫幅度為20.7℃；5 日早上大興安嶺地區(qū)所有測站，48 h 最低氣溫都降幅8 ℃以上，漠河最低氣溫-42.7 ℃，降溫幅度為23.7 ℃， 最大降溫區(qū)域在大興安嶺地區(qū)北部漠河（表1）。每年大興安嶺地區(qū)冬季都會出現(xiàn)不同等級的寒潮天氣，這次寒潮天氣是自1997 年以來最強(qiáng)的寒潮天氣，3 日下午各站提前預(yù)測發(fā)布藍(lán)色、黃色、橙色和紅色四個等級的預(yù)警信號。

4 高空影響系統(tǒng)

4.1 500 hPa 環(huán)流形勢

表1 大興安嶺地區(qū)國家站2018 年12 月3-6 日最低氣溫統(tǒng)計（單位：℃）

12 月3 日08 時，西部烏拉爾山高脊北部向東北發(fā)展，切斷正常的西風(fēng)環(huán)流，東部鄂霍次克海暖高脊向極地發(fā)展， 挾持一個低渦形成NE-SW 走向大倒“Ω” 流型， 低渦中心508 dagpm 位于貝加爾湖東北部，≤-44 ℃冷中心位于貝加爾湖，落后于低渦中心，大興安嶺北部受低渦影響，溫度在-36-(-40) ℃之間；4 日08 時，東部鄂霍次克海暖高東移南退減弱，低渦東移發(fā)展加強(qiáng)， 低渦中心504 dagpm 位于大興安嶺地區(qū)東部， 西北氣流引導(dǎo)貝加爾湖北部的較強(qiáng)冷空氣向東和東南輸送， 大興安嶺地區(qū)介于-40-(-44) ℃之間，爆發(fā)寒潮天氣；5 日08 時，低渦繼續(xù)向東北緩慢移動加強(qiáng)，低渦中心500 dagpm，冷空氣沿西北鋒區(qū)繼續(xù)向東南移動，影響整個大興安嶺地區(qū)；6 日08時，-44 ℃冷中心移出貝加爾湖，繼續(xù)向東南壓，導(dǎo)致大興安嶺地區(qū)呼瑪和加格達(dá)奇氣溫略有下降， 其它各站氣溫回升，寒潮天氣結(jié)束(圖1)。

4.2 700 hPa 和850 hPa 環(huán)流形勢

圖1 2018 年12 月3-6 日08 時500 hPa 高空冷渦演變（冷中心L：℃，低渦中心D ：dagpm）

圖2 2018 年12 月4 日08 時(a)700 hPa 和(b)850 hPa 大氣形勢

4 日08 時700 hPa 冷中心強(qiáng)度≤-32 ℃，位于漠河西北部，漠河位于-32 ℃冷中心內(nèi)，鋒區(qū)強(qiáng)度（-12-(-32)℃）/10 緯距，冷空氣達(dá)到產(chǎn)生寒潮的參照標(biāo)準(zhǔn)；5 日08 時≤-32 ℃冷中心向東南擴(kuò)展， 整個大興安地區(qū)地區(qū)完全受≤-32 ℃冷中心控制；4 日08 時850 hPa 在漠河北部有一個≤-36 ℃的冷中心，大興安嶺地區(qū)在-28-(-32) ℃之間(圖3)；5 日08 時850 hPa 冷中心增強(qiáng)并分裂兩個強(qiáng)度-32 ℃冷中心，分別位于貝加爾湖西北部和大興安嶺地區(qū)東北部， 冷渦西南部等溫線與等壓線交角較大，在45°-90°，低空冷平流較強(qiáng)， 使整個大興安嶺地區(qū)達(dá)到寒潮天氣， 其中漠河、 塔河降溫幅度較大；6 日08 時冷空氣向南壓，導(dǎo)致加格達(dá)奇和呼瑪略有降溫， 其它各站最低氣溫回升，冷空氣在大興安嶺地區(qū)維持2-3 d。

圖3 2018 年12 月3-5 日08 時地面冷鋒移動路徑

5 地面影響系統(tǒng)

4 日08 時地面蒙古低壓北上東移日本海(圖3)，大興安嶺地區(qū)位于高、低壓過渡帶，天氣晴空少云，蒙古低壓后部在新地島有強(qiáng)冷高壓， 冷高壓主體龐大，中心強(qiáng)度為1050.0 hPa，冷高壓前部已經(jīng)抵達(dá)大興安嶺地區(qū)北部，在大興安嶺地區(qū)西南有蒙古高壓，中心強(qiáng)度為1042.5 hPa，標(biāo)志著冷空氣的聚積達(dá)到了產(chǎn)生寒潮的強(qiáng)度；5 日08 時，低壓繼續(xù)東移，新地島高壓向東南發(fā)展和蒙古高壓與之匯合， 形成多個閉合高壓， 最強(qiáng)的新地島高壓中心強(qiáng)度為1060 hPa，6日08 時，新地島高壓繼續(xù)南壓和蒙古高壓合并成一個冷高中心， 中心強(qiáng)度1072.5 hPa 位于貝加爾湖西南部， 大興安嶺地區(qū)加格達(dá)奇和呼瑪受其影響最低溫度繼續(xù)下降。

6 前期溫度概況

12 月1-2 日降溫前期高空為暖脊控制，3 日08時500 hPa、700 hPa 和850 hPa 為槽前西南暖平流，大興安嶺地區(qū)500 hPa 溫度為-（32-40） ℃，700 hPa溫度為-（20-28） ℃，850 hPa 溫度為-（16-24） ℃,。地面氣旋中心東移，2 日夜間至3 日白天由多云轉(zhuǎn)少云，14 時之后由西南風(fēng)轉(zhuǎn)西北風(fēng)，3 日下午冷空氣從大興安嶺地區(qū)西北部向東南進(jìn)入，地面晴空輻射好，其中漠河、呼中、塔河、呼瑪3 日最低氣溫出現(xiàn)在3日20 時。

7 地面冷鋒演變

3 日08 時地面冷鋒在大興安嶺地區(qū)東部(圖3)，位于高空槽前， 降水區(qū)出現(xiàn)在大興安嶺地區(qū)北部冷鋒后，地面降水不利于氣溫下降，冷鋒后出現(xiàn)大片正變壓區(qū)，3 h 變壓中心＋5.0 hPa 位于齊齊哈爾；4 日08 時，與寒潮冷鋒相聯(lián)系的低壓向東北移動，大興安嶺地區(qū)處于高、低壓過渡帶控制下，新地島冷高壓南下前部到達(dá)大興安嶺地區(qū)北部加強(qiáng)， 除加格達(dá)奇測站外，24 h 降溫10 ℃以上；5 日08 時冷鋒繼續(xù)東移海上，受冷鋒后冷空氣影響，出現(xiàn)強(qiáng)降溫，大興安嶺地區(qū)七個國家測站，48 h 降溫8 ℃以上。

8 降水和動力條件對溫度的影響

降溫開始前，以多云和陣雪天氣為主，隨著冷空氣東移進(jìn)入， 低壓東移出大興安嶺， 大興安嶺處于高、低壓過渡帶中，天氣逐漸轉(zhuǎn)晴，降雪天氣不利于降溫，最低氣溫維持較高，冷空氣進(jìn)入后，晴空使夜間輻射降溫作用增大。

地面風(fēng)向風(fēng)速降溫前西南風(fēng)， 冷空氣進(jìn)入后轉(zhuǎn)西北風(fēng)， 大興安嶺地區(qū)3 日各站白天地面平均風(fēng)速2.1-3.6 m/s，白天各站的極大風(fēng)速較大，塔河14.4 m/s、漠河13.8 m/s、新林12.6 m/s、呼瑪12.2 m/s、呼中11.2 m/s、 加格達(dá)奇8.4 m/s；4-5 日白天平均風(fēng)速減小，4-5 日白天極大風(fēng)速也減小， 說明3 日主冷空氣進(jìn)入，白天地面風(fēng)速加大，使地面增溫減慢，夜間地面風(fēng)速減小，最低氣溫降溫加快。

9 小結(jié)

（1）此次寒潮天氣過程冷空氣偏北，影響大興安嶺地區(qū)，降溫強(qiáng)烈、降溫幅度大。 高空圖上顯示為一個低槽與一個強(qiáng)鋒區(qū)自西北向東南移動， 冷空氣必須進(jìn)入關(guān)鍵區(qū)，地面對應(yīng)著一個強(qiáng)冷高壓和冷鋒，產(chǎn)生強(qiáng)寒潮天氣。

（2）寒潮前回暖是冬季寒潮預(yù)報的重要指標(biāo)，在冷空氣勢力相同的情況下，寒潮前回暖越強(qiáng)，降溫強(qiáng)度越大，最低氣溫越低。