2022年10月2—4日七臺(tái)河市一次寒潮天氣過程個(gè)例分析

胡玥明，曲艷秀，徐竟涵

七臺(tái)河市氣象局，黑龍江七臺(tái)河 154600

寒潮是指大范圍強(qiáng)冷空氣在一定的環(huán)流形勢下向南暴發(fā)的現(xiàn)象，其中期、短中期天氣過程與西風(fēng)帶長波槽有關(guān)，是一種階段性特征。此次寒潮過程出現(xiàn)在秋季，導(dǎo)致七臺(tái)河市出現(xiàn)明顯降溫、大風(fēng)天氣以及降水，2022年10月4日凌晨最低氣溫降至0 ℃以下，出現(xiàn)霜凍，對(duì)于人民的生產(chǎn)生活、交通安全，尤其是農(nóng)業(yè)方面造成較大影響。采用MICAPS中的ECMWF高分辨率數(shù)據(jù)以及實(shí)況數(shù)據(jù)分析了2022年10月2—4日的寒潮過程以及降溫前期（2022年9月27—10月1日）的環(huán)流形勢，得出其天氣學(xué)成因。

1 天氣實(shí)況

2022年9月27—10月1日為降溫前期，七臺(tái)河市以晴到多云天氣為主，風(fēng)向多為西南風(fēng)或偏西風(fēng)，最低氣溫4.2～9.4 ℃，均出現(xiàn)在06:00～08:00。

10月2—3日08:00，七臺(tái)河市最低氣溫出現(xiàn)“倒溫度”，2日最低氣溫11.6 ℃，出現(xiàn)在23:00，基礎(chǔ)溫度較前期升高。3日09:00～4日04:00為主要降溫時(shí)段，根據(jù)《黑龍江省氣象災(zāi)害預(yù)警信號(hào)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)和防御指南》，24 h內(nèi)，31個(gè)站點(diǎn)（總共32個(gè)站點(diǎn)）達(dá)到黃色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，最低氣溫下降10 ℃以上且低于4 ℃。4日白天為大風(fēng)時(shí)段，全部站點(diǎn)達(dá)到藍(lán)色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，小時(shí)極大風(fēng)速超過14 m/s且持續(xù)。3日為降水時(shí)段，52個(gè)站點(diǎn)（總共54個(gè)站點(diǎn)，含單雨量站）出現(xiàn)降水，1個(gè)為大雨，其余均為小雨或中雨。

2 前期環(huán)流形勢

降溫前期，500 hPa受弱槽弱脊交替控制；700 hPa比濕1～2 g/kg，水汽條件較差；850 hPa以偏西風(fēng)和西南風(fēng)為主且無風(fēng)切變，動(dòng)力抬升作用較弱，以晴到多云天氣為主，個(gè)別時(shí)段有陣雨。

9月27—28日，歐亞大陸倒Ω流型已建立，烏山淺脊與北大西洋暖高壓向東發(fā)展的正變高疊加形成烏山脊，并沿東北方向向極區(qū)伸展；烏山脊附近形成阻塞高壓。北太平洋暖脊收縮到鄂海地區(qū)，同時(shí)極渦加強(qiáng)南壓，形成東亞地區(qū)倒Ω流型，此時(shí)七臺(tái)河市受較平直的西風(fēng)帶長波槽控制，850 hPa等溫線稀疏。

9月29日，500 hPa烏山脊東側(cè)，-36 ℃冷中心與532 hPa低壓中心均位于貝湖西北部，低渦槽前疏散，有正相對(duì)渦度平流，有利于槽的加深；烏山脊后有暖平流，且溫度場落后于高度場，有利于脊的發(fā)展加強(qiáng)（圖1）[1]。此時(shí)低槽與北支槽、南支槽形成階梯槽，七臺(tái)河市位于淺槽前，仍受西風(fēng)帶長波槽控制。

圖1 2022年9月27—10月1日500 hPa溫壓場配置

9月30日08:00至10月1日20:00，烏山脊在向東發(fā)展的過程中，極渦向西伸出一條橫槽，槽前疏散；脊前偏北氣流引導(dǎo)極區(qū)和西伯利亞冷空氣南下，為槽后輸送冷空氣，使槽進(jìn)一步發(fā)展，有利于冷空氣在橫槽北部堆積；橫槽前有階梯槽、疏散的等高線和冷平流，有助于橫槽轉(zhuǎn)豎，使冷空氣南下。

3 高空影響系統(tǒng)

3.1 500 hPa環(huán)流形勢

10月2日，由于烏山脊附近阻塞高壓后部低槽加深發(fā)展有正渦度平流，使阻塞高壓減弱崩潰；橫槽后有暖平流輸送，橫槽即將轉(zhuǎn)豎；槽前匯合、槽后暖平流的溫壓場配置使槽減弱，但移速較快[2]。10月3—4日橫槽在50°～60°N轉(zhuǎn)豎，橫槽轉(zhuǎn)豎后與50°N以北的槽合并成一個(gè)較強(qiáng)的低槽，槽繼續(xù)加深、東移南壓，-36 ℃冷中心由貝湖移至黑龍江省北部，七臺(tái)河市仍位于槽前。10個(gè)緯度距離內(nèi)等高線由5條變?yōu)?條，氣壓梯度增大（圖2）。

10月3—4日08:00，500 hPa出現(xiàn)顯著負(fù)變溫和變壓，等溫線由-12～-16 ℃變?yōu)?20～-24 ℃，等高線由568～572 hPa變?yōu)?44～548 hPa。5日08:00，低壓中心與槽東移入海。

3.2 700、850 hPa環(huán)流形勢

10月2—4日，700 hPa槽脊比500 hPa略偏東，在位置上具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，10月2日20:00至4日08:00，10個(gè)緯度距離內(nèi)等溫線由4條增加至6條。2日20:00，700 hPa高度場中的-20 ℃冷中心位于貝湖一帶，七臺(tái)河市上空等溫線0～4 ℃，等壓線302～318 hPa；10月4日08:00，隨著500 hPa高空槽東移，七臺(tái)河市上空等溫線為-4～0 ℃，等壓線為292～296 hPa，存在負(fù)的變溫和變壓。

850 hPa 形勢圖上，2日等溫線8～12 ℃，2日08:00冷鋒南下前有暖平流；2日20:00，等溫線和等壓線稀疏（10個(gè)緯度距內(nèi)僅3條），溫壓線間夾角變小，暖平流減弱，因此2日夜間基礎(chǔ)溫度較高。3日08:00在北部有一低槽，槽前西南氣流為降雨提供水汽條件，3日08:00起700～850 hPa濕度條件好，其中700 hPa比濕為2～3 g/kg，850 hPa相對(duì)濕度＞90%，持續(xù)時(shí)間6～12 h；從850 hPa風(fēng)場可得，七臺(tái)河市東南部存在明顯低空急流，七臺(tái)河市位于急流軸左側(cè)輻合區(qū)，存在氣旋式切變，動(dòng)力條件好，對(duì)應(yīng)主要降雨時(shí)段。由于系統(tǒng)移速快，3日20:00中低層濕度開始減弱，4日08:00降雨停止。3日20:00至4日08:00，七臺(tái)河市位于槽后脊前，溫壓線夾角約90°，脊前偏北氣流引導(dǎo)冷空氣快速南下，強(qiáng)冷平流使七臺(tái)河市出現(xiàn)大風(fēng)天氣，鋒后冷空氣堆積使低溫維持。

10月2日20:00至4日08:00，850 hPa等溫線由4～8 ℃變?yōu)?12～-8 ℃，降低12～20 ℃，850 hPa存在鋒區(qū)。低槽過境期間500～850 hPa均出現(xiàn)了負(fù)變溫，其中850 hPa最顯著，700 hPa負(fù)變壓最顯著，則中高層低值系統(tǒng)較深厚，地面冷平流明顯，因此降溫幅度大（圖3）[3]。

圖3 2022年10月2—4日850 hPa溫壓場配置

4 地面影響系統(tǒng)

10月2—4日500 hPa高空槽前對(duì)應(yīng)地面冷鋒，垂直結(jié)構(gòu)為后傾槽，則該鋒面系統(tǒng)坡度較小，產(chǎn)生的降水較穩(wěn)定（圖4）。

圖4 2022年10月2—4日地面低壓中心和冷鋒位置

10月2日20:00，地面鋒區(qū)位于黑龍江省西部地區(qū)，3日08:00移動(dòng)到東南部并已過境，七臺(tái)河市位于冷鋒后部低壓外圍，由于地面冷鋒快速南下前有明顯鋒前增溫，前期基礎(chǔ)溫度較高[4]。受西伯利亞高壓中心持續(xù)東移影響，3—4日08:00，七臺(tái)河市站點(diǎn)氣壓由1 012.5～1 015 hPa升至1 020～1 022.5 hPa，冷鋒后部氣壓較降溫前期明顯升高，3日白天轉(zhuǎn)為西北大風(fēng)，平均風(fēng)力4～5級(jí)，陣風(fēng)7級(jí)左右。4日08:00，冷鋒主體東移入海，七臺(tái)河市位于高低壓過渡帶，冷空氣快速南下，地面冷鋒上空風(fēng)速變大，上方動(dòng)量下傳到地面，導(dǎo)致大風(fēng)天氣出現(xiàn)[5]。鋒后冷空氣持續(xù)補(bǔ)充，10月4—5日海平面氣壓持續(xù)升高，西北大風(fēng)持續(xù)，6日高壓強(qiáng)度逐漸減弱，地面氣壓回落，大風(fēng)天氣結(jié)束。

5 小結(jié)

此次寒潮過程具有典型的環(huán)流背景，東亞倒Ω型建立的過程中，烏山脊東側(cè)形成橫槽完成強(qiáng)冷空氣在橫槽北部的堆積；橫槽轉(zhuǎn)豎東移、阻塞高壓減弱崩潰引導(dǎo)極區(qū)冷空氣與西伯利亞冷空氣南下；低槽東移的過程中與階梯槽合并，使槽發(fā)展加強(qiáng)、東移南壓，產(chǎn)生此次寒潮過程。

冷鋒南下前存在鋒前增溫有暖平流，使前期基礎(chǔ)溫度較高，500～850 hPa有負(fù)變溫，700～850 hPa有負(fù)變壓，則中高層低值系統(tǒng)較深厚，地面強(qiáng)冷平流，其中850 hPa存在鋒區(qū)，降溫幅度與地面對(duì)應(yīng)較好，在預(yù)報(bào)較深厚系統(tǒng)造成的降溫時(shí)具有一定的參考意義；地面冷鋒過境后，后部西伯利亞高壓東移，七臺(tái)河市位于高低壓過渡帶，上空動(dòng)量下傳產(chǎn)生大風(fēng)。