青海省一次春季大風(fēng)天氣過程分析

嚴(yán)繼云 吳登成 任強

摘要? ? 本文基于高空、地面和探空資料，對2015年2月27日至3月2日發(fā)生在青海地區(qū)的春季大風(fēng)過程進行了分析。結(jié)果表明，蒙古冷槽及其槽底的西風(fēng)急流，是造成3月1—2日大風(fēng)天氣的主要影響系統(tǒng);2月27—28日的大風(fēng)天氣是由強冷空氣快速過境造成的典型冷鋒型大風(fēng)，而3月1—2日的大風(fēng)天氣是一次典型的大范圍、持續(xù)時間較長的高空動量下傳型大風(fēng)天氣過程;強盛的高空急流為高空動量下傳至地面產(chǎn)生大風(fēng)提供了高空動力條件，午后至傍晚近地面層快速升溫為動量下傳型地面大風(fēng)的產(chǎn)生創(chuàng)造了地面熱力條件;海拔越高，就越接近急流帶，高空動量越容易下傳至近地面，從而導(dǎo)致風(fēng)速更大。

關(guān)鍵詞? ? 大風(fēng);冷鋒;高空急流;動量下傳;青海省

中圖分類號? ? S161.7? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）14-0187-03

天氣現(xiàn)象中，一般將平均風(fēng)速達到6級（10.8～13.8 m/s）或瞬時風(fēng)速達到或超過17.0 m/s的風(fēng)，稱為大風(fēng)[1]。我國的大風(fēng)以春季最多，夏季較少[2]。從地區(qū)分布來看，北方多于南方[3-5]。青藏高原由于海拔高、地形特殊、植被稀疏等原因，發(fā)生大風(fēng)天氣的頻次遠遠高于我國同緯度其他地區(qū)，大風(fēng)天氣發(fā)生時還會伴隨寒潮、沙塵、降雪等災(zāi)害性天氣[6]，對于本就生態(tài)脆弱的青藏高原來說無疑是雪上加霜，同時也給當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)帶來不小的損失。本文對2015年青海省出現(xiàn)的一次全省性春季大風(fēng)、寒潮天氣過程進行了診斷分析，研究了青海省冷鋒型大風(fēng)和動量下傳型大風(fēng)天氣的不同特征。研究結(jié)果對青海省大風(fēng)類型分型及災(zāi)害研究可提供參考。

1? ? 天氣實況特征

2015年2月27日至3月2日青海大部出現(xiàn)一次春季大風(fēng)天氣，并伴有寒潮、降雪及揚沙天氣過程。從2月27日開始吹風(fēng)天氣，當(dāng)日就有13站次出現(xiàn)大風(fēng)，28日出現(xiàn)大風(fēng)的范圍有所減小，只有9站次出現(xiàn)大風(fēng)，但各站的風(fēng)速增強，如17：00的曲麻萊站（56021）出現(xiàn)過程最大風(fēng)速28 m/s，3月1日和2日青海省大風(fēng)天氣繼續(xù)維持，并且明顯加強，3月1日大風(fēng)出現(xiàn)21站次，3月2日大風(fēng)出現(xiàn)24站次，至3日青海省除個別高海拔站點維持大風(fēng)天氣外，大部分地區(qū)的大風(fēng)天氣基本結(jié)束（圖1）。過程期間，27—28日格爾木（52818）一直持續(xù)浮塵天氣，海西東部、黃南南部等地17站次出現(xiàn)小到中雪量級的降雪天氣，海西東部、海北北部、海南南部、黃南南部及玉樹果洛共16站次出現(xiàn)了寒潮天氣，其中野牛溝（52645）24 h變溫達到了-16 ℃，為最強，2日20：00河南（56065）出現(xiàn)揚沙天氣（圖2）。

此次大風(fēng)天氣有4個明顯特征：一是大風(fēng)出現(xiàn)范圍廣，全省共有28個測站出現(xiàn)大風(fēng)天氣;二是大風(fēng)持續(xù)時間長，自2月27日從五道梁（52908）開始出現(xiàn)大風(fēng)至3月2日夜間大風(fēng)天氣結(jié)束，共持續(xù)4 d;三是造成復(fù)雜伴生天氣，除大風(fēng)天氣外，還伴有寒潮、降雪以及揚沙等復(fù)雜天氣;四是日變化明顯，晝強夜弱。以五道梁（52908）作為此次過程中的指標(biāo)站進行分析，大風(fēng)在14：00—20：00最強，風(fēng)速逐漸增大，入夜后趨于減小，到凌晨時風(fēng)速最小，次日午后風(fēng)速再次增強，具有明顯的晝強夜弱的特征。

2? ? 影響系統(tǒng)

2.1? ? 高空影響系統(tǒng)

500 hPa高空亞歐大陸中高緯度為一槽一脊型，1日8：00青海省受蒙古冷槽底強盛西北氣流控制。隨著極地冷空氣補充進槽區(qū)，蒙古冷槽逐步南壓，另外受副熱帶高壓加強影響，青藏高原暖脊發(fā)展，在南北系統(tǒng)的共同影響下，至1日20：00，青海省北部至河西走廊一帶高空鋒區(qū)顯著增強，急流帶風(fēng)速明顯增大，為動量下傳形成大風(fēng)天氣提供了良好的前提條件（圖3）。2日8：00，蒙古冷槽主槽南壓東移，其槽底強盛的西北氣流影響到青海省北部地區(qū)，至3日8：00東移出青海省。此次過程期間，青海省主要受強盛的西北氣流影響，沱沱河（56004）、都蘭（52836）、西寧（52866）3站的風(fēng)速基本都在20 m/s以上，2日8：00西寧（52866）的風(fēng)速達到了32 m/s。由此可見，蒙古冷槽及其槽底的西風(fēng)急流，是造成1—2日大風(fēng)天氣的主要影響系統(tǒng)。

2.2? ? 地面影響系統(tǒng)

從2月26日20：00開始，在南疆堆積的強冷空氣翻越阿爾金山脈后分為兩股[7]，第一股冷空氣從河西走廊東移，27日5：00已通過河西走廊開始下滑，之后從民和倒灌進入青海省東部，第二股冷空氣入侵青海海西西西部，26日23：00到達冷湖一線，27日2：00到達海西中部大柴旦—格爾木—小灶火，至5：00影響到海西中部一帶，8：00到達德令哈—烏蘭—都蘭一帶（圖4），冷空氣對青海的控制直到3月1日早晨減弱消散。此次冷空氣有如下主要特征：一是入侵速度快，從20：00左右翻越阿爾金山脈從海西入侵至影響全省大部分地區(qū)，僅用12 h左右。二是強度強，從ΔP24變壓分析，2月28日8：00，柴達木盆地東部至河湟谷地的ΔP24普遍在7～11 Pa之間，其中循化站最強達11 Pa。從ΔT24變溫分析，27日、28日站點降溫幅度普遍在4～16 ℃之間，其中共有16個站點降溫幅度ΔT24≥8 ℃，達到寒潮標(biāo)準(zhǔn)，野牛溝（52546）降溫幅度最大，達ΔT24=16 ℃，同德（52957）降溫幅度ΔT24=11 ℃，澤庫（52968）與河南（56065）降溫幅度ΔT24=10 ℃;三是影響范圍廣，全省大部分地區(qū)均受不同程度冷空氣影響，由此可見，2月27—28日的大風(fēng)天氣是典型的冷鋒型大風(fēng)。

3月1日開始至2日，青海省大部冷空氣快速消退，轉(zhuǎn)為晴好天氣，近地面層吸收大量太陽輻射集聚能量，使近地面氣溫快速升高。分析3月1日的最高氣溫及ΔT24，受晴空太陽輻射影響，地面溫度快速升高，全省溫度均升至0 ℃以上，其中升幅較大的站點（ΔT24≥6 ℃）如下：門源（52765）從 -1 ℃升溫到8 ℃，升幅9 ℃;西寧（52866）從1 ℃升溫到12 ℃，升幅11 ℃;民和（52876）從2 ℃升溫到7 ℃，升幅5 ℃;共和（52856）從2 ℃升溫到10 ℃，升幅8 ℃;興海（52943）從1 ℃升溫到10 ℃，升幅9 ℃;貴南（52955）從2 ℃升溫到8 ℃，升幅6 ℃;貴德（52868）從2 ℃升溫到13 ℃，升幅11 ℃;同仁（52974）從2 ℃升溫到10 ℃，升幅8 ℃;河南（56065）從-2 ℃升溫到7 ℃，升幅9 ℃;久治（56067）從1 ℃升溫到11 ℃，升幅10 ℃。地面的快速升溫，增強了層結(jié)不穩(wěn)定性，更有利于高空動量下傳，為大風(fēng)的產(chǎn)生創(chuàng)造了必要的條件。3月1日8：00至3月2日20：00的地面圖上，風(fēng)場（流場）除個別受地形影響吹地形風(fēng)外，多數(shù)站點持續(xù)吹西北風(fēng)，午后至傍晚大風(fēng)范圍幾乎在全省范圍內(nèi)出現(xiàn)，17：00達到最強，此時也是近地面層氣溫最高之時。20：00以后大風(fēng)范圍明顯縮小，強度明顯減弱。從上述氣象要素特征分析，3月1日至2日的大風(fēng)天氣是一次典型的大范圍、持續(xù)時間較長的高空動量下傳型大風(fēng)天氣過程。

3? ? 熱動力條件分析

3.1? ? 動力條件

青藏高原冬春季節(jié)發(fā)生的大風(fēng)天氣一般和較強的高空動量下傳有關(guān)，而動量下傳需要具備2個必要條件，其一是要有高空急流條件，這是高空動量下傳的前提，另一個是層結(jié)不穩(wěn)定條件，層結(jié)不穩(wěn)定導(dǎo)致的較強湍流活動，是動量能否下傳的關(guān)鍵因素[8]。1日8：00 500 hPa圖上，急流軸呈西南向自芒崖經(jīng)過柴達木盆地指向澤庫河南，東移過程中逐漸北抬，到2日8：00僅影響祁連山區(qū)—環(huán)湖—河湟谷地一帶，期間20～40 m/s強風(fēng)帶一直控制青海省上空，造成等風(fēng)速線非常密集（圖5），風(fēng)速梯度特別強;1日8：00 200 hPa高空上急流軸位于小唐古拉山區(qū)—青南牧區(qū)一帶，過程中逐漸東移北抬，其中心最大風(fēng)速達到了70 m/s（圖6），由此可見，強盛的高空急流為高空動量下傳至地面產(chǎn)生大風(fēng)提供了高空動力條件。

3.2? ? 熱力條件

以青海省西部沱沱河（56004）站為例進行單站熱力分析。3月1日20：00近地面溫度遞減率接近干絕熱遞減率（γs-500≈0.95 ℃/hm），午后太陽直射地面加熱，8：00沱沱河（56004）溫度為-13 ℃，14：00溫度為-0.4 ℃，上升溫差為12.6 ℃，同時青海省中東部的都蘭（52863）升溫9℃，西寧（52866）升溫17℃，可以直觀判斷出近地層升溫明顯，導(dǎo)致層結(jié)不穩(wěn)定加強，近地層湍流活動劇烈（理查森數(shù)Ri=g（）/（）2<1對稱不穩(wěn)定）（圖7、8）。由此可見，午后至傍晚近地面層快速升溫為動量下傳型地面大風(fēng)的產(chǎn)生創(chuàng)造了地面熱力條件。

4? ? 地形條件

此次大風(fēng)天氣過程中，高海拔地區(qū)的大風(fēng)持續(xù)時間長，出現(xiàn)頻率高（圖9），如27日五道梁（52908）、沱沱河（56004）、瑪多（56033），28日曲麻萊（56021）、1日托勒（52633）、達日（56046），2日野牛溝（62645）、剛察（52754）等站點，在過程期間長時間維持大風(fēng)，并且多為最大風(fēng)速中心，表明海拔越高，就越接近急流帶，高空動量越容易下傳至近地面，從而導(dǎo)致風(fēng)速更大。

5? ? 結(jié)論

（1）此次春季大風(fēng)天氣2月27日開始，3日結(jié)束，維持4 d，過程伴有寒潮、降雪及揚沙天氣。其中1—2日風(fēng)力最強，曲麻萊站（56021）出現(xiàn)過程最大風(fēng)速28 m/s，17站次出現(xiàn)小到中雪量級的降雪天氣，16站次出現(xiàn)了寒潮天氣，野牛溝（52645）24 h降溫達到了-16 ℃。

（2）2月27—28日的大風(fēng)天氣是由強冷空氣快速過境造成的典型的冷鋒型大風(fēng)，而3月1—2日的大風(fēng)天氣受蒙古冷槽及其槽底的西風(fēng)急流影響，是一次典型的大范圍、持續(xù)時間較長的高空動量下傳型大風(fēng)天氣過程。

（3）強盛的高空急流為高空動量下傳至地面產(chǎn)生大風(fēng)提供了高空動力條件，午后至傍晚近地面層快速升溫為動量下傳型地面大風(fēng)的產(chǎn)生創(chuàng)造了地面熱力條件。

（4）海拔越高，就越接近急流帶，高空動量越容易下傳至近地面，從而導(dǎo)致風(fēng)速更大。

6? ? 參考文獻

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