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。