2020年科爾沁區(qū)一次寒潮降雪天氣過(guò)程分析

佟莎仁,劉一凡，劉 穎,李亞春，馬 薔

(1.通遼市氣象局；2.科爾沁區(qū)氣象局，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

寒潮是指24h內(nèi)日最低氣溫下降幅度≥8℃，或48h氣溫下降幅度≥10℃，或72h的氣溫下降幅度≥12℃，并且過(guò)程最低氣溫下降到4℃或以下。通遼市冬春季寒潮活動(dòng)頻繁，寒潮天氣的到來(lái)往往能引起降溫和大風(fēng)，有時(shí)還伴有降雪或降雨等天氣，通遼市寒潮年均發(fā)生5次左右，是較為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)、交通、生產(chǎn)生活等都有很大影響。內(nèi)蒙古自治區(qū)天氣預(yù)報(bào)工作者將寒潮類型分為4類。第一類為降溫寒潮，這類寒潮僅降溫明顯，沒(méi)有出現(xiàn)6級(jí)或以上大風(fēng)和小量級(jí)以上降水，這類寒潮出現(xiàn)的頻率為32%；第二類為大風(fēng)型寒潮，這類寒潮在降溫的同時(shí)，有6級(jí)或以上大風(fēng)，該類寒潮最多，頻率為42%；第三類為降雪型寒潮，這類寒潮在降溫的同時(shí)伴有明顯降水，且降雪量≥1mm，這類寒潮出現(xiàn)的頻率為15%；第四類為大風(fēng)降雪型寒潮，這類寒潮在降溫的同時(shí)伴有大風(fēng)和降雪，出現(xiàn)的頻率僅為11%。因此，有必要分析總結(jié)寒潮天氣過(guò)程，以便于提高寒潮天氣預(yù)報(bào)水平。

1 天氣實(shí)況

受強(qiáng)冷空氣影響，2020年3月25日～27日，通遼市科爾沁區(qū)出現(xiàn)了寒潮降雪天氣過(guò)程，寒潮發(fā)生期間伴有降雪天氣，各個(gè)站降雪量均超過(guò)1mm；屬于降雪型寒潮。16個(gè)區(qū)域站的降雪量在3.2mm～4.7mm之間(表略)。從25日開始至27日的48h中16個(gè)站點(diǎn)的降溫幅度均超過(guò)了10℃(見(jiàn)圖1)，達(dá)到了寒潮定義標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 科爾沁區(qū)2020年3月25日～27日各區(qū)域站最低氣溫下降情況

2 高空環(huán)流形勢(shì)分析

前期24日20時(shí)500hPa形勢(shì)場(chǎng)中(圖略)，亞歐大陸冷空氣從新地島以東的洋面上，經(jīng)喀拉海、太梅爾半島，一路向南侵入至貝加爾湖以東地區(qū)，且冷中心與槽線位置在此重合。至25日08時(shí)，高空槽已經(jīng)東移南下到了貝加爾湖東南部的蒙古地區(qū)，冷中心落后于高空槽，這種溫壓場(chǎng)配置利于高空槽的發(fā)展，因此，在25日20時(shí)的500hPa圖上(圖略)，在貝加爾湖東側(cè)蒙古東北部已經(jīng)形成了冷渦中心，并且北部有冷空氣不斷補(bǔ)充南下，使得冷渦繼續(xù)旋轉(zhuǎn)東移南下，在冷渦底部有較強(qiáng)的鋒區(qū)形成，即直至27日通遼市科爾沁區(qū)主要受這次冷渦底部高空鋒區(qū)影響，產(chǎn)生降雪，且48h內(nèi)降溫超過(guò)了10℃，出現(xiàn)了寒潮降雪天氣。

3 地面環(huán)流形勢(shì)分析

在24日20時(shí)地面氣壓形勢(shì)場(chǎng)中(圖略)，低壓中心在上游錫林郭勒盟，其后面的冷鋒引導(dǎo)著貝加爾湖以西的冷高壓中心的移動(dòng)路徑，從東經(jīng)70°西北方向的歐亞北方向東南，經(jīng)西西伯利亞進(jìn)入蒙古，向內(nèi)蒙古自治區(qū)入侵。至25日08時(shí)由于槽前正渦度平流的作用，造成地面閉合低壓進(jìn)一步加深，這也有利于冷暖空氣和大氣能量的南北交換，此時(shí)科爾沁區(qū)仍處于冷鋒前的位置，氣溫還沒(méi)有下降，到26日08時(shí)科爾沁區(qū)的氣壓場(chǎng)值為1 012.5hPa(圖略)，地面轉(zhuǎn)為鋒面過(guò)境后的冷鋒后部，氣溫開始下降，強(qiáng)冷空氣的入侵使冷高壓進(jìn)一步加強(qiáng)，并引導(dǎo)其快速南下，至27日08時(shí)科爾沁區(qū)的氣壓場(chǎng)值達(dá)1 025hPa(圖略)，出現(xiàn)劇烈降溫，促進(jìn)了寒潮的爆發(fā)，并伴有降雪天氣。

4 降雪物理量診斷分析

4.1 渦度平流分析

24日08時(shí)和20時(shí)的500hPa渦度平流場(chǎng)上，科爾沁區(qū)均為負(fù)渦度區(qū)內(nèi)影響，上游蒙古國(guó)東部與內(nèi)蒙古接壤地帶有正的渦度大值區(qū)存在，到了25日08時(shí)(圖略)，在低渦前部暖平流的作用下，促使低渦前高脊進(jìn)一步發(fā)展，為低渦前部正渦度平流的加大提供了有利條件，由于垂直上升運(yùn)動(dòng)，使低層的正渦度不斷加大，至26日08時(shí)(圖略)，隨著低渦旋轉(zhuǎn)時(shí)帶來(lái)的正渦度輸送，給科爾沁區(qū)帶來(lái)了大于1mm以上的降雪，從動(dòng)力條件上看為降雪起到了積極的作用，即較強(qiáng)的正渦度平流為降水的發(fā)生提供了有利條件[3]。

4.2 散度分析

從高層200hPa散度場(chǎng)上明顯看到，3月25日20時(shí)(圖略)上游120.0°E一直到科爾沁區(qū)有較大的正值中心在緩慢東移，其中心值呈南北走向，表現(xiàn)為較強(qiáng)的經(jīng)向性。到3月26日08時(shí)(圖略)，科爾沁區(qū)一直維持在逐漸減弱的正值區(qū)內(nèi)控制，表明高層此時(shí)有輻散場(chǎng)影響。而在低層850hPa散度場(chǎng)上，3月25日20時(shí)(圖略)對(duì)應(yīng)為較強(qiáng)的負(fù)值區(qū)，有明顯的輻合，這種高層輻散、中低層輻合的高低空配置場(chǎng)形勢(shì)，使得上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)發(fā)展，對(duì)降水天氣的形成非常有利[3]。這種形勢(shì)一直維持到 3月26日20時(shí)(圖略)，科爾沁區(qū)的高層200hPa轉(zhuǎn)為負(fù)值區(qū)，低層850hPa轉(zhuǎn)為正值區(qū)以后，降雪結(jié)束。

4.3 垂直速度分析

垂直速度場(chǎng)我們用700hPa資料來(lái)分析，3月25日08時(shí)(圖略)科爾沁區(qū)開始受較弱的負(fù)值區(qū)控制，沿42°N～44°N，119°E～124°E作垂直空間剖面圖(圖略)，我們看到在科爾沁區(qū)附近700hPa左右高度上有較大范圍的負(fù)值區(qū)域，到了25日20時(shí)(圖略)負(fù)值區(qū)域逐漸增大，且負(fù)值區(qū)的中心值到達(dá)科爾沁區(qū)，負(fù)值中心一直到26日08時(shí)(圖略)逐漸減弱東移，科爾沁區(qū)開始轉(zhuǎn)為正值區(qū)域控制。由于700hPa附近較大范圍負(fù)值區(qū)所帶來(lái)的上升氣流，能夠?yàn)榻邓峁┖芎玫臈l件，這一點(diǎn)從負(fù)值區(qū)域的位置和降水區(qū)域的位置相對(duì)應(yīng)上反應(yīng)明顯。

4.4 水汽條件分析

用850hPa相對(duì)濕度場(chǎng)資料來(lái)分析這次天氣過(guò)程的水汽條件，降水前期，在河套地區(qū)已經(jīng)有明顯的相對(duì)濕度大值區(qū)建立，在3月25日08時(shí)(圖略)隨著西南水汽通道的建立，有濕舌從西南方向受西南偏西氣流的影響向科爾沁區(qū)伸進(jìn)，為未來(lái)的降雪輸送上來(lái)一部分水汽，至25日20時(shí)(圖略)由于沿水汽通道不斷地向科爾沁區(qū)輸送水汽，使得水汽能量得到了積累和儲(chǔ)存，在降雪發(fā)生期間從數(shù)值上反應(yīng)為相對(duì)濕度明顯的大值區(qū)控制。到26日08時(shí)(圖略)濕舌東移減弱，相對(duì)濕度值明顯減小，降雪逐漸減弱，午后趨于結(jié)束，說(shuō)明降水系統(tǒng)與水汽條件的位置對(duì)應(yīng)較好，相對(duì)濕度的大值區(qū)對(duì)降水有較大的貢獻(xiàn)。

5 溫度平流分析

從這次寒潮降雪天氣過(guò)程中48h降溫情況來(lái)看，給科爾沁區(qū)16個(gè)區(qū)域站均造成了10℃以上的降溫，其中慶和站點(diǎn)達(dá)17℃。冷空氣在亞歐大陸新地島以東的洋面上，屬于逐步堆積的方式經(jīng)喀拉海、太梅爾半島，一路向南至貝加爾湖以東地區(qū)，侵入蒙古東北部后形成了冷渦中心，促使了寒潮的爆發(fā)。從溫度平流對(duì)降雪的作用上來(lái)看，強(qiáng)冷空氣南下使南北溫度梯度加大，鋒區(qū)加強(qiáng)，冷空氣的快速南下為冷渦形成提供了有利條件。700hPa溫度平流中明顯看出暖平流較強(qiáng)(圖略)，對(duì)應(yīng)的上升運(yùn)動(dòng)也較強(qiáng)，較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)對(duì)降水的產(chǎn)生非常有利[2]。

6 小結(jié)

通過(guò)上述分析可以得出以下結(jié)論：①造成本次寒潮降雪天氣過(guò)程的高空主要影響系統(tǒng)是新地島以東洋面上的冷空氣在南侵的過(guò)程中，由于冷空氣不斷補(bǔ)充的作用，使之加深發(fā)展為冷渦，其底部較強(qiáng)的氣壓梯度形成了高空鋒區(qū)，鋒區(qū)南壓影響了科爾沁區(qū)。②造成本次寒潮降雪天氣過(guò)程的地面主要影響系統(tǒng)是科爾沁區(qū)受較強(qiáng)冷高壓前部的控制。③地面冷鋒的入侵引導(dǎo)冷高壓加強(qiáng)南壓，為寒潮天氣的產(chǎn)生發(fā)展起到了一定的促進(jìn)作用，是本次寒潮降雪天氣過(guò)程爆發(fā)的重要?jiǎng)恿C(jī)制。④物理量場(chǎng)特征渦度平流反應(yīng)為500hPa較強(qiáng)的正渦度平流；散度場(chǎng)反應(yīng)為高層輻散、中低層輻合的高低空配置場(chǎng)形勢(shì)，使上升運(yùn)動(dòng)得以加強(qiáng)發(fā)展；垂直速度場(chǎng)為700hPa附近較大范圍負(fù)值區(qū)所帶來(lái)的上升氣流，為降雪提供了很好的條件，以及低層水汽通道的建立均為本次寒潮降雪天氣的產(chǎn)生提供了有利條件。