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汉中地区一次强降温天气过程分析

来源:用户上传      作者: 何豫秦等

  摘要 应用常规气象资料和数值预报产品对2010年10月24—26日汉中地区出现的一次大范围的强降温和降水过程进行了天气学分析。结果表明:乌拉尔山地区高压脊不断北伸,巴尔喀什湖低压中心不断加强,冷空气不断堆积,低压槽在缓慢东移过程中不断生成下滑槽向汉中地区分裂冷空气,与东路回流冷空气汇合,导致全市产生大范围的强降温和降水天气过程。
  关键词 强降温;降水;风切变;数值预报产品
  中图分类号 P457.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2012)20-0268-02
  寒潮和强降温是对同一天气现象不同降温强度的区分,是东亚大型天气过程之一,当它发生时,表现为强烈的冷空气从高纬度地区向南直泻中国,常常造成剧烈的降温、大风等天气现象,引发大范围的冻害和风灾。寒潮天气是陕西省冬半年主要灾害性天气之一,按照中国气象局的寒潮规定,陕西省20年中平均每年仅1次寒潮,为此需降低标准,以榆林、延安、铜川、西安、汉中和安康为代表站,若其中3个站日平均气温24 h降温≥6 ℃或48 h降温≥8 ℃,同时最低气温≤5 ℃,为一次寒潮过程;若最低气温高于5 ℃,则为强降温过程。对我国寒潮或强降温过程的研究和预报方法的探索,朱乾根等[1]对我国寒潮的发生机制进行研究,得出了产生寒潮或强降温的大的环流背景的特点及规律。杜继稳等[2]研究得出倒Ω流型是造成陕西省寒潮或强降温的主要环流形势,造成寒潮最主要的是北路冷空气。黄永德[3]发现500 hPa在过程前期不配合地面形势时,有助于冷空气在山岭附近堆积,为冷空气翻越高山屏障南下做好准备。杜晓玲[4]总结认为850 hPa温度场预报对寒潮降温有很好的指示作用。为了提高对寒潮或强降温的预报准确率,该文根据相关文献[5-8]的研究方法和分析思路,结合目前的天气预报技术和流程,以及汉中市特有的预报着眼点,总结出针对汉中市寒潮或强降温天气预报的方法和关键点。
  1 天气实况
  受北方冷空气南下影响,10月24—26日汉中地区自北向南出现了一次强降温天气过程。此次过程发生前几日,当地最高气温显著升高,当强冷空气南下,地面气压迅速增大。以23日实况温度为参考标准,此次降温过程全区平均气温下降幅度达7~11 ℃,最低气温下降幅度达8~10 ℃。由于高低空系统配合,加上冷空气大举南下提供好的触发机制,过程中伴有一定量的降水,勉县、南郑、城固、汉台区、洋县、西乡6县区都达到大雨量级,其中西乡达到了暴雨量级,降水量为56.6 mm。
  2 环流形势分析
  2.1 冷空气路径
  该次过程实质是通过不稳定小槽、小脊发展,把环流形式演变为类似于东亚倒Ω流型的过程。冷空气主要是新地岛以西的洋面上的极地冷空气,经巴伦支海、前苏联欧洲地区到达西伯利亚中部的寒潮关键区积累加强,然后取西北路径经西伯利亚、蒙古进入我国,到达我国河套附近南下,入侵汉中产生强降温和降水天气。
  2.2 高空环流形势分析
  前期中高纬地区呈一槽一脊型,脊线位于乌拉尔山以西地区,以东的中西伯利亚地区稳定维持着一强大的低气压,低压中心稳定在贝加尔湖北部70°N,槽线位于贝加尔湖西侧至新疆北部一线,巴尔喀什湖西南部上空有一低涡系统。在这种大的环流形势下,西西伯利亚有一小槽,东西伯利亚有一弱脊,由于温度脊落后于高度脊1/4波长左右,而且脊线附近的等高线也呈疏散状,脊线上有暖平流和负涡度平流,有利于脊发展。
  在有利的环流背景下,10月21—23日乌拉尔山上空的高压脊向北发展加强,并随着引导气流以每天5个经度的速度缓慢向东移动,贝加尔湖西侧的槽线略有顺转,西南向发展加深;至23日20:00高压脊已到达75°E附近,北伸至新地岛以东洋面,脊前偏北风加大,等高线上冷平流加强,引导强冷空气南下,贝加尔湖北部的冷中心南压至60°N附近,并伴有-43 ℃的冷中心。西侧的槽线西伸南压,基本与巴尔喀什湖以南上空的低涡打通,槽线上有强大的冷平流,南北温差近25 ℃。从24日8:00开始贝湖西侧的低压槽开始东移南压,在此过程中不断从新疆东北部生成下滑槽,引导冷空气经新疆—河西走廊—秦岭南下入侵汉中。同时,位于贝湖北部的强大低压从25日8:00开始,该中心移向我国东北地区,槽底伸至40°N附近,由于该低槽引导,冷空气经辽宁—河北—山西进入汉中,东、西2路冷空气合并,造成全市范围的强降温天气。直到26日西风槽向东移出汉中境内,受冷高压系统控制,27日开始气温逐渐回升。
  2.3 低层700 hPa形势及切变线分析
  从700 hPa图上可以看出,在10月23日8:00贝加尔湖东侧到内蒙古西部有一低槽,低槽前侧有东北西南向的锋区,同时内蒙古西部到陇南有一南北向的槽线。24日8:00两低槽合并移至汉中西部,锋区位于槽后,南压至38°N附近,引导冷空气南下,24日20:00锋区与等高线密集带基本一致,随后高空锋区缓慢东移南压不断影响汉中,其中25日8:00高空槽移到东北到山东半岛一带,河套东北侧产生东北西南向的小槽,冷空气在此堆积冷空气,其槽后对应有冷中心,此小槽在东移南下的过程中,其伴随的冷空气与高空锋区共同影响,引起汉中地区强降温天气,到26日8:00冷空气东移出境。
  在此过程中伴有切变线的发展和移动,10月24日开始在700 hPa图上(图1),切变线已经到了甘陕交界一带,之后继续东移南下,25日到达汉中东部县区上空,26日又有西退减弱,位于汉中中部县区上空。由于此次过程水汽输送主要位于汉中中部和南部地区,加之切变线在中部地区上空摆动,降水主要集中在中部和南部地区。
  2.4 变温场分析
  变温场上(图2),根据冷平流的水平分布来看,10月23日20:00,内蒙古东部和西部各有一支强的冷平流,到24日20:00,西路冷平流南压至甘肃中部地区,24日20:00至25日东路冷平流也开始向西南方向移动,至25日8:00 2支冷平流在河套地区汇合,汉中开始出现负变温,此后强冷平流东移南压,至26日20:00,冷平流已经到达两湖盆地上空,这与500 hPa引导气流移动路径相吻合。   3 EC数值预报产品在该次过程中的应用
  数值预报产品在该次强降温过程中发挥了重要的作用,该次主要用到了欧洲中心数值预报产品(EC)和T639数值预报产品。早在1周前数值预报产品就准确地预报出此次过程,并在每日的预报中不断订正,使得预报时间更精确,降温幅度更准确。
  3.1 850 hPa温度场预报
  EC在10月21日的120 h温度预报中,就预报汉中市25日将更有强降温。在23日的初始场里,汉中市在10、12 ℃ 2条线之间,预报24 h在8、10 ℃ 2条线之间,预报48 h为2~4 ℃,72 h为0~2 ℃。经过对比,各时次预报和实况都很接近,表明数值预报产品对此次过程的温度变化有较高的预报能力。
  3.2 海平面气压场预报
  地面冷高压中心强度大小及移动路径对降温的预报起着很重要的指示作用。
  从21日20:00 EC海平面气压24日、26日预报场(图3、4)可以看出,EC海平面气压预报24日蒙古中部冷高压迅速东移南下,不断下滑冷空气翻越秦岭进入汉中,26日冷高压中心继续南压分裂大量冷空气经东路回流入侵汉中,致使全市范围内的强降温天气。与实况海平面气压场作对比,预报场和实际气压场变化、移动路径基本相符。
  由上述讨论可知:详细分析从10月21—24日各时次预报时效的形式数值预报能提前3~5 d预报出这次强降温的爆发、持续、结束过程。
  4 总结
  综上所述可以得出以下结论:乌拉尔山附近高压脊的发展、移动对强降温预报有重要的指示作用。寒潮或强降温过程发生前期最高气温具有显著的连续升高特点,是一个很好的指示量。此次强降温过程主要受2股冷空气影响,前期从蒙古西部下滑冷空气,后期冷空气东移回流入侵汉中市,从而产生强降温天气。ECMWF产品850 hPa温度预报的温度变幅和海平面气压场预报的高压中心的移动与降温过程有较好的对应关系,在实际预报业务中具有较高的实用性。
  5 参考文献
  [1] 朱乾根,寿绍文.天气学原理和方法[M].4版.北京:气象出版社,2007.
  [2] 杜继稳,林锦瑞.陕西省短期天气预报技术指导手册[M].北京:气象出版社,2007.
  [3] 黄永德.三水市一次强降温天气过程分析[J].广东气象,2003(1):13-14.
  [4] 杜晓玲.2002年12月7日强降温过程分析[J].贵州气象,2003,27(1):45-47.
  [5] 李生艳,苏荣在,高安宁.2002年12月广西寒潮过程特征及数值预报产品的释用[J].广西气象,2004,23(1):12-15.
  [6] 朴春兰.寒潮特征和短期预报方法[J].黑龙江气象,2005(2):4-5.
  [7] 樊晓春,董彦雄,王若升.5月初的寒潮(强降温)、强霜冻天气分析与预报模型[J].青海气象,2007(1):20-22,25.
  [8] 谢新.巴州地区一次大风强降温天气分析[J].科技资讯,2008,28(1):108-109.
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