肇慶市近50年最強寒潮天氣過程分析

吳禮鳳 譚丹鳳 楊楚雯

（1肇慶市氣象局，廣東肇慶 526060；2肇慶市高要區(qū)氣象局，廣東肇慶 526100）

寒潮是我國冬季主要災害性天氣之一。一次寒潮帶來的氣溫突降、降水性質轉換，會對交通運輸、社會生產和城市運行等產生不利影響，對人民生命財產安全造成較大威脅[1]。因此，做好寒潮預報至關重要。目前，人類對寒潮的研究已有很多[2－7]。邵宇翔等[8]對2013年4月18—20日影響河南省的一次區(qū)域性寒潮天氣過程進行分析，發(fā)現(xiàn)當暖層溫度超過2℃，0℃層高度低于975 hPa時，出現(xiàn)液態(tài)降水；當降水相態(tài)為雪，暖層溫度不超過－1℃，0℃層高度約在1 000 hPa時，更可能出現(xiàn)降雪。呂新生等[9]研究了新疆北部2014年4月22—23日的強寒潮天氣，發(fā)現(xiàn)EC模式預報的降雪落區(qū)優(yōu)于T639，但兩者對溫度精細化預報較差。

肇慶市處于廣東省中西部，北部為南嶺山地，受地形阻擋影響，每年發(fā)生的寒潮天氣及持續(xù)低溫雨雪冰凍災害影響概率較小[10]。因此，肇慶市在寒潮研究預報方面缺乏一些經驗。本次寒潮為近50年一遇的寒潮過程，對其影響的天氣系統(tǒng)進行研究分析，可以積累對寒潮過程的認識，為肇慶市未來強冷空氣天氣預報提供有效參考，增強強冷空氣天氣預報服務。

1 資料與方法

以常規(guī)氣象觀測資料為參考，分析寒潮天氣過程。

2 結果與分析

2.1 過程概況

2016年1月22—26日，肇慶市出現(xiàn)了近50年一遇的罕見寒潮天氣，其具有降溫幅度大、冰雪范圍廣、極端氣溫低、大風時間長等特點。如圖1、2所示，受寒潮影響，肇慶市過程日平均氣溫下降6～9℃，陸地和江河湖面持續(xù)72 h出現(xiàn)了5～7級偏北大風。1 月 25 日早晨，肇慶市各地最低氣溫達－0.9～2.4 ℃。肇慶市所有自動站記錄的最低氣溫都在0℃以下，懷集縣洽水鎮(zhèn)低至－2.6℃，為全市最低溫。1月23日至25日早晨，肇慶市出現(xiàn)大范圍小雨夾霰（小冰粒）和小雨夾雪，部分地區(qū)觀測到間歇性小雪，中北部地區(qū)出現(xiàn)雨凇，懷集、廣寧、封開、德慶觀測到結冰現(xiàn)象。肇慶市有氣象觀測記錄以來僅有懷集縣出現(xiàn)過米雪和雨夾雪的天氣過程，此次寒潮過程出現(xiàn)的雨夾雪或霰（小冰粒）的天氣過程在肇慶市十分罕見。

受此次寒潮影響，肇慶市懷集縣出現(xiàn)道路結冰情況，省道S262部分路段因結冰造成交通中斷。根據(jù)肇慶市農業(yè)局統(tǒng)計，肇慶市各地均出現(xiàn)了不同程度的災情，其中：農作物受災面積1 525 hm2，因災減產糧食4 485 t，農林牧漁業(yè)直接經濟損失5.88億元，水果受災面積8 026 hm2，蔬菜受災面積856 hm2，水產養(yǎng)殖損失2 300 hm2，經濟作物產量損失53 733 t，經濟作物損失2.894 1億元。懷集縣受災最為嚴重，直接經濟損失達1.86億元。

2.2 天氣形勢分析

如圖3～5所示，2015年底，北美地區(qū)數(shù)個溫帶氣旋先后穿過北大西洋，氣旋東部偏南氣流將南部溫暖空氣輸送到北邊高緯度地區(qū)，暖濕氣流直達北極點，導致極地寒冷氣團被迫往南移動，北極24 h內升溫35℃，氣溫罕見突破0℃。暖氣團進入并停留于西伯利亞西部地區(qū)，并逐漸變性冷卻。與變性暖氣團相伴隨的是巨大的高空阻塞高壓。同時極地冰洋氣團在引導氣流作用下，往西伯利亞東部地區(qū)輸送冷空氣并堆積，形成深厚、龐大的冷性低壓。北冰洋濤動指數(shù)的急轉直下也說明極地渦旋系統(tǒng)失去平衡而分裂南下。極地渦旋于2016年初變形扭曲，逐漸向南伸展，并停留在西伯利亞。

2016年1月14日，西伯利亞至東亞呈現(xiàn)大型低壓，并且處于東亞大槽后。這一形勢一直維持，使冷空氣得以堆積并加強。東歐平原和鄂霍次克海北部地區(qū)各為高壓區(qū)，呈現(xiàn)倒“Ω”型。中緯地區(qū)為平直多波動氣流控制，使強冷空氣進一步在西伯利亞地區(qū)堆積，為寒潮暴發(fā)提供了必要條件。如圖6所示，1月19日8：00，冷渦中心氣溫－47℃，切斷低壓－冷中心38℃。阻塞高壓東部分裂出一小團冷空氣南下至北緯30°附近，隨后逐漸東移南落。極渦西側的偏北風將西伯利亞冷空氣往南帶，并隨極渦主體東移南壓大舉入侵我國。隨著里海脊加強，在兩脊前部的偏北和西北氣流之間于北緯55°附近生成一橫槽，其前部東西向鋒區(qū)也明顯加強，南壓至北緯50°附近。1月19日8：00 500 hPa圖上，烏拉爾山地區(qū)為東北—西南向經向度很大的強脊。隨后，烏拉爾山高壓脊進一步向東北伸展，20：00，西西伯利亞地區(qū)幾乎都成為寬廣、強大的脊區(qū)，脊的西北部暖平流加強，橫槽進一步南壓到北緯45°一線，極渦繼續(xù)緩慢南壓。脊前東北氣流迅速向西南擴展，1月20日8：00，西伯利亞低槽繼續(xù)分裂出冷空氣沿新疆北部的強西北氣流下滑至橫槽的西部，使冷空氣進一步堆積。綜觀，北緯 30°～65°、東經 70°～150°為大范圍冷空氣堆，至此，橫槽已基本建立。

1 月 21 日 8：00，東北風速加大到 20～36 m/s，這股東北氣流加劇了冷空氣的向南輸送和橫槽鋒區(qū)的南壓，與之對應的8：00地面冷鋒此時已經到達天山一線。1月21日8：00 500 hPa天氣圖上，整個天氣形勢發(fā)展至亞歐為兩槽一脊型，從鄂霍次克海南部到新疆中部為一低渦橫槽，其冷中心為-50℃。如圖7、8所示，1月21日20：00，槽前等高線疏散，槽前正渦度平流使橫槽東南方向部位產生負變高，橫槽后部為暖平流正變高，說明橫槽即將轉豎，從而引導冷空氣迅速南下。

如圖 9所示，1月 22日 20：00， 在低層 700～850 hPa，槽西部為暖平流，并且愈向低層暖平流愈強，由位勢傾向方程，暖平流能使高層出現(xiàn)正變高，促使高壓脊發(fā)展；而橫槽的東部則為冷平流，并隨著高度升高而減弱，促使高空出現(xiàn)負變高，有利于橫槽的東部加深發(fā)展。阻塞高壓繼續(xù)東北伸展，新地島以南的東歐地區(qū)有冷舌發(fā)展往東南方向推進，阻塞高壓后部轉變?yōu)槔淦搅髋c正渦度平流，長波脊開始減弱，脊前有一暖平流區(qū)，極渦西伸的橫槽后部出現(xiàn)暖平流。阻塞高壓隨后呈不連續(xù)后退，隨之橫槽南擺過程中逐漸轉豎，冷高壓、冷鋒加速南下。自1月24日8：00起，廣東中北部的西南氣流逐漸轉為西北氣流，并一直向南擴展。橫槽轉豎前，在阻塞高壓脊前中心強度為 60 s－1，脊區(qū)中心強度為－60 s－1，有軸線最大值為80 s－1的長軸自東北偏北—西南偏南走向，與阻塞高壓走向一致。阻塞高壓后和橫槽前部有強烈的垂直上升運動，有利于橫槽加深時北抬并轉向。1月25日8：00，橫槽轉豎位于日本附近，地面冷鋒完全進入南海。隨著橫槽轉豎，廣東轉為一致強的西北氣流，之后隨西北風場逐漸轉為西南暖濕氣流，0℃線重新北推，寒潮影響趨于減弱。副熱帶高壓維持偏北位置，廣東始終為偏西氣流覆蓋，無偏北分量。

如圖 10所示，1月 22日 8：00，－16℃線移至長江以南，850 hPa變溫 5～6℃，到 20：00，850 hPa開始大幅降溫，1月23日8：00 0℃線已南壓至肇慶市以南，但700 hPa 0℃線仍位于肇慶市以北地區(qū)，肇慶市上空自上而下為凝結層—融化層—凝結層結構，底層凝結層厚度不夠，主要以液態(tài)降水為主，但部分地區(qū)仍出現(xiàn)冰掛。到1月24日8：00，700 hPa 0℃線南壓到廣東中部一帶，肇慶市上下一致變?yōu)槔鋵?，此時降水形式以固態(tài)為主（霰）。

3 結論與討論

2016年1月22—26日寒潮天氣是一次降溫幅度大、冰雪范圍廣、極端氣溫低、大風時間長的寒潮天氣。通過對本次過程進行診斷分析，得出如下結論。

（1）此次強寒潮天氣過程主要是由明顯的橫槽南壓轉豎引起的。由于暖氣流北上進入北極，導致極渦往南移動至東西伯利亞一帶并維持，在阻塞高壓等有利形勢作用下逐漸南壓并由橫槽轉豎引導冷空氣南下，肇慶市出現(xiàn)強寒潮天氣。

（2）副高位置偏北，暖濕氣流較為活躍，導致500 hPa無法完全轉為偏北風或西北風，天氣無法完全轉為晴朗干燥。寒潮后期出現(xiàn)小雨并由于中低層低溫逐漸演變成霰，部分地區(qū)出現(xiàn)雨夾雪和雨凇，影響時間長。