2018年資陽(yáng)市低溫寒潮天氣成因分析

王劍波 王婷

摘 要：本文利用常規(guī)地面觀測(cè)資料、自動(dòng)站觀測(cè)資料及NCEP1°×1°再分析資料等，結(jié)合天氣動(dòng)力學(xué)研究方法，對(duì)資陽(yáng)市2018年4月初出現(xiàn)的一次寒潮降溫天氣過(guò)程進(jìn)行分析，得出：在兩槽一脊的環(huán)流背景影響下，橫槽轉(zhuǎn)豎引發(fā)冷空氣在西伯利亞及蒙古地區(qū)堆積，并南下造成降溫，冷高壓出現(xiàn)分裂后整體南移。同時(shí)，水汽、動(dòng)力及熱力條件與整個(gè)天氣過(guò)程的發(fā)展演變有著很好地對(duì)應(yīng)。

關(guān)鍵詞：低溫寒潮;環(huán)流形勢(shì);物理量場(chǎng)

寒潮是一種大型天氣過(guò)程，會(huì)造成沿途大范圍的劇烈降溫、大風(fēng)和風(fēng)雪天氣，由寒潮引發(fā)的大風(fēng)、霜凍、雪災(zāi)、雨凇等災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)、交通、電力、航海以及人們健康都有很大的影響。寒潮和強(qiáng)冷空氣通常帶來(lái)的大風(fēng)、降溫天氣，是中國(guó)冬半年主要的災(zāi)害性天氣。寒潮一般多發(fā)生在秋末、冬季和初春時(shí)節(jié)，特別是秋末冬初和冬末春初最為常見(jiàn)。我國(guó)年寒潮頻次分布呈現(xiàn)北多南少。東北、華北西北部和西北、江南、華南的部分地區(qū)及內(nèi)蒙古平均每年發(fā)生寒潮在3次以上，其中北疆北部、內(nèi)蒙古中北部、吉林大部、遼寧北部達(dá)6次以上。

資陽(yáng)市位于四川盆地中部，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫17.0℃，年降水量1100mm左右，低溫寒潮是資陽(yáng)市初春常見(jiàn)的災(zāi)害天氣之一，初春大風(fēng)強(qiáng)降溫對(duì)露地蔬菜、設(shè)施農(nóng)業(yè)、林果開(kāi)花坐果等會(huì)產(chǎn)生不利影響，應(yīng)加強(qiáng)災(zāi)害提前預(yù)報(bào)預(yù)警，降低寒潮天氣可能造成的危害。本文針對(duì)資陽(yáng)市2018年4月4日—5日出現(xiàn)的一次寒潮降溫天氣成因分析，旨在為做好災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)預(yù)警提高氣象服務(wù)準(zhǔn)確性提供參考。

一、資陽(yáng)市2018年4月4日—5日低溫寒潮天氣概況

按照四川省天氣預(yù)報(bào)員手冊(cè)中關(guān)于寒潮標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，每年的3—4月、10—11月期間72小時(shí)內(nèi)日平均氣溫連續(xù)下降不低于8℃，或12月至次年2月期間72小時(shí)內(nèi)日平均氣溫下降不低于6℃，可達(dá)到一個(gè)寒潮天氣。受地面強(qiáng)冷空氣和高空低槽共同影響，2018年4月4日晚開(kāi)始資陽(yáng)市出現(xiàn)了一次明顯的低溫寒潮天氣過(guò)程，其中4日晚上到5日白天出現(xiàn)了大風(fēng)，山口河谷的風(fēng)力達(dá)到了6級(jí)以上，6日平均氣溫下降8℃左右。此次寒潮降溫天氣具有影響范圍廣、持續(xù)時(shí)間短、降溫幅度大且瞬間風(fēng)力強(qiáng)等特點(diǎn)，資陽(yáng)市氣象局4月4日16時(shí)發(fā)布藍(lán)色寒潮預(yù)警，為政府及相關(guān)部門做好防寒潮準(zhǔn)備工作提供決策服務(wù)，提醒公眾做好添衣保暖，做好熱帶作物、水產(chǎn)品防護(hù)措施，加強(qiáng)防風(fēng)準(zhǔn)備，并于4月7日解除寒潮預(yù)警。

二、資陽(yáng)市2018年4月4日—5日低溫寒潮天氣成因分析

（一）環(huán)流形勢(shì)特征

4月3日08時(shí)，500hPa上，中高緯地區(qū)表現(xiàn)為兩槽一脊型的環(huán)流形勢(shì)，低槽東移，在移至新疆北部期間發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)闁|北-西南走向，溫度場(chǎng)相比高度場(chǎng)較為落后，同時(shí)配合有-40℃的冷中心，槽后高壓脊不斷地發(fā)展拉伸，同時(shí)槽后的徑向環(huán)流強(qiáng)度增強(qiáng)，槽內(nèi)冷空氣進(jìn)一步的發(fā)展。4日8時(shí)，橫槽轉(zhuǎn)為豎槽，500hPa冷中心增強(qiáng)，中心強(qiáng)度達(dá)到-44℃，溫度場(chǎng)與高度場(chǎng)幾乎重合在一起，東北大槽發(fā)展成為閉合的低壓中心;到了20時(shí)左右，低槽東移南下速度加快，槽后冷空氣源源不斷地向南入侵，使得資陽(yáng)市等西南地區(qū)多地氣溫出現(xiàn)驟降現(xiàn)象。

分析此次寒潮過(guò)程中影響系統(tǒng)生成、發(fā)展及移動(dòng)情況可知，4日08時(shí)，冷空氣不斷沿烏拉爾山東部的高壓脊向南加深發(fā)展，大量的冷空氣堆積在西伯利亞一帶并形成了地面冷高壓，冷高壓中心強(qiáng)度達(dá)到了1042.5hPa。與此同時(shí)，冷空氣繼續(xù)加強(qiáng)并東移南下，地面冷鋒也沿冷空氣移動(dòng)方向前進(jìn)。到了20時(shí)，冷高壓已經(jīng)到達(dá)新疆東部地區(qū)，冷鋒處于四川北部地區(qū)，此時(shí)有顯著增大的氣壓梯度，風(fēng)力快速的增大，導(dǎo)致氣溫突降;隨著冷高壓的繼續(xù)南壓，冷高壓在向南移動(dòng)過(guò)程中其分體逐漸消失，受其影響，資陽(yáng)市一帶最低氣溫驟降，并出現(xiàn)了較大的瞬時(shí)風(fēng)力。

三、物理量場(chǎng)影響分析

（一）水汽條件

降水天氣的出現(xiàn)需要降水區(qū)域上空具備充足的水汽來(lái)源及水汽堆積，同時(shí)，降水能促進(jìn)降溫。分析此次寒潮降溫天氣的水汽通量散度可以發(fā)現(xiàn)（圖1），4月5日02時(shí)，資陽(yáng)市與簡(jiǎn)陽(yáng)市兩市交界處上空850hPa為一水汽通量散度區(qū)，最大散度值為-9×10-5g·cm2·hPa-1·s-1，與該時(shí)段該地區(qū)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水天氣過(guò)程相對(duì)應(yīng)。

（二）動(dòng)力條件

對(duì)此次寒潮天氣過(guò)程沿30°23′N、104°33′E的隨時(shí)間演變垂直速度和散度進(jìn)行分析（圖2），隨著冷鋒不斷南下，4日20時(shí)，近地面層至400hPa均為強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，上升強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，并持續(xù)到5日14時(shí)，其中5日08時(shí)左右，上升運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)中心位于800hPa上，中心強(qiáng)度達(dá)到了-1.4Pa/s，與此同時(shí)，近地面層至800hPa為強(qiáng)盛的輻合區(qū)，強(qiáng)輻合中心位于900hPa一帶，中心強(qiáng)度達(dá)到了-5×10-5/s。強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)使得近地面形成較強(qiáng)輻合，促使資陽(yáng)市等地出現(xiàn)大風(fēng)降溫。之后隨著冷鋒過(guò)境，到了5日14時(shí)，近地面層轉(zhuǎn)為下沉氣流影響，風(fēng)力逐漸減小。

（三）熱力條件

溫度變化主要受溫度平流及非絕熱因子的作用影響，其中溫度平流考慮的是暖平流和冷平流性質(zhì)及強(qiáng)度，非絕熱因子則重點(diǎn)是輻射、水汽凝結(jié)、蒸發(fā)及地面感熱對(duì)氣溫造成的影響。此次寒潮降溫天氣過(guò)程，資陽(yáng)市等地上空云層覆蓋，所以太陽(yáng)輻射和地表輻射引起的氣溫日變化不明顯，而且降水對(duì)氣溫的變化影響也不大，所以可以確定是冷平流引起的氣溫下降。4日14時(shí)，850hPa上，我國(guó)新疆至貝加爾湖一帶即青海北部、甘肅北和內(nèi)蒙古以西地區(qū)出現(xiàn)一冷平流，呈現(xiàn)出帶狀分布，冷平流存在著兩個(gè)中心，其中一中心值為-40×10-5℃/s，位于新疆北部和內(nèi)蒙古西部，另一中心值為×10-5℃/s/s，可見(jiàn)此次過(guò)程中冷空氣影響勢(shì)力較強(qiáng)。資陽(yáng)市位于高壓脊前西北氣流底部的暖平流，由于寒潮冷鋒過(guò)境，資陽(yáng)市轉(zhuǎn)而受到冷平流的影響，到了5日02時(shí)左右，冷平流強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，中心強(qiáng)度達(dá)到了-30×10-5℃/s，隨著地面冷鋒的快速向東南移動(dòng)，20時(shí)以后，影響資陽(yáng)市的冷平流移出境內(nèi)。

四、結(jié)束語(yǔ)

受地面強(qiáng)冷空氣和高空低槽共同影響，2018年4月4日—5日期間資陽(yáng)市出現(xiàn)低溫寒潮天氣過(guò)程，此次過(guò)程發(fā)生前期有一定的升溫現(xiàn)象，在今后寒潮預(yù)報(bào)時(shí)可作為參考指標(biāo)。

寒潮天氣發(fā)生在兩槽一脊的環(huán)流背景下，橫槽轉(zhuǎn)豎引發(fā)冷空氣在西伯利亞及蒙古地區(qū)堆積，并南下造成降溫，冷高壓出現(xiàn)分裂后整體南移。同時(shí)，水汽、動(dòng)力及熱力條件與整個(gè)天氣過(guò)程的發(fā)展演變有著很好地對(duì)應(yīng)，是寒潮降溫天氣形成的有利的物理量場(chǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：王劍波（1987—）男，漢族，四川雙流人，本科，助理工程師，從事氣象天氣預(yù)報(bào)服務(wù)工作。