甘肃地区一次强寒潮天气过程分析

来源:用户上传      作者: 闫旭东 祁萍 李菲

　　摘要 利用常规天气实况资料，从天气尺度环流背景、中尺度系统、冷中心的移动等方面，对2014年4月下旬出现在甘肃地区的一场寒潮天气过程进行了分析。结果表明：此次寒潮为典型的低槽东移型；甘肃地区出现强寒潮的主要原因是冷空气不断堆积；冷空气的不断补充与分裂再合并；前期增温与降水。
　　关键词 寒潮；天气过程；中尺度系统；甘肃地区
　　中图分类号 P458.1+22 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）20-0166-03
　　Analysis on a Strong Cold Wave Weather Process in Gansu Province
　　YAN Xu-dong 1 QI Ping 1 LI Fei 2 WEN Hui 1
　　（1 Linxia Meteorological Bureau in Gansu Province，Linxia Gansu 731100； 2 Dongxiang Meteorological Bureau）
　　Abstract Based on the conventional observational data，a strong cold wave event in late April 2014 in Gansu Province was systematically analyzed from synoptic scale circulation background，mesoscale system，cold high moves，etc. The results showed that this cold wave was of low trough eastward. The main reasons of this strong cold wave over Gansu were that steady accumulation of cold air，steady supplying，dividing and uniting of cold air，early warming and precipitation.
　　Key words cold wave；weather process；mesoscale system；Gansu area
　　寒潮天气过程是一种大规模的强冷空气活动过程。寒潮天气的主要特点是剧烈的降温和大风，有时还伴有雨、雪、雨凇或霜冻[1]。我国气象部门规定：冷空气侵入造成的降温，1 d内达到10 ℃以上，而且最低气温在5 ℃以下，则称此冷空气暴发过程为一次寒潮过程。当气象部门预测到将有寒潮发生时要对外发布相应级别的预警信号，《甘肃省气象灾害预警信号发布业务实施细则》规定，“48 h内最低气温将要下降8 ℃以上，最低气温小于等于4 ℃；或者已经下降8 ℃以上，最低气温小于等于4 ℃，并可能持续”发布寒潮蓝色预警信号；“24 h内最低气温将要下降10 ℃以上，最低气温小于等于4 ℃；或者已经下降10 ℃以上，最低气温小于等于4 ℃，并可能持续”发布寒潮黄色预警信号；“24 h内最低气温将要下降12 ℃以上，最低气温小于等于0 ℃；或者已经下降12 ℃以上，最低气温小于等于0 ℃，并可能持续”发布寒潮橙色预警信号；“24 h内最低气温将要下降16 ℃以上，最低气温小于等于0 ℃；或者已经下降16 ℃以上，最低气温小于等于0 ℃，并可能持续”发布寒潮红色预警信号。
　　近年来对甘肃地区寒潮天气的研究表明，甘肃春季寒潮过程较为频繁[2]。春季正值农、林、果、牧业的关键时期，寒潮天气的发生经常造成非常严重的经济损失[3-4]。因此，深入地分析研究春季寒潮天气个例，以便总结类似天气过程的预报关键点，能够准确预报相关天气和及时发布相应预警，从而更好地为相关部门提供决策依据。
　　1 天气概况
　　2014年4月23―25日，甘肃地区自北西―东南出现了一次强寒潮天气过程，24 h过程降温最大达16.8 ℃，同时伴有大风、沙尘、暴雪、霜冻等灾害性天气，其中在寒潮出现前期定西、平凉、天水、陇南的部分地方还出现了冰雹灾害。这次过程对甘肃地区的农、林、果、牧业造成了非常严重的损失，据不完全统计造成直接经济损失达7.5亿元（图1）。
　　2 高空形势分析
　　2.1 强冷空气的堆积，寒潮的酝酿
　　在2014年4月21日8：00 500 hPa高度场（图2a）中，冷空气自其源地（欧洲）长途跋涉而来，到达乌拉尔山以东时由于气团变性冷空气减弱，难以达到寒潮强度，但从黑海到里海有明显的暖平流，在暖平流的作用下里海附近高压脊向北发展，脊前西北气流加强，促使新冷空气从新地岛加速南下与原低槽中的冷空气合并成一股极其寒冷的冷空气。合并后在4月22日8：00 500 hPa高度场（图2b）上冷中心变为-40 ℃，冷平流加强明显，地面高压也加强。
　　2.2 乌山脊崩溃，寒潮的暴发
　　从23―24日500 hPa高空图（图3）上分析，23日8：00乌山脊开始崩溃，高空锋区明显东移南压，低槽进入新疆北部，带来的强冷空气使新疆天山以西出现了强烈的降温和降雪天气。
　　在23日20：00的500 hPa高空图上，深厚的冷槽快速分裂成为2个低值系统分别东移和南压，南支槽在其前部暖平流作用下迅速发展成为蒙古气旋，不断分裂冷空气南下，造成甘肃地区大范围寒潮天气。
　　3 锋面及冷高分析
　　由锋面变化图（图4）可以看出，此次过程中，冷空气沿西北路径进入我国，于22日夜间分为两部分进入新疆和内蒙古，其中进入新疆的冷空气在造成新疆地区强寒潮后继续东移，于23日白天进入甘肃河西；而进入内蒙古的冷空气，于23日白天在中高层形成蒙古气旋，在气旋的作用下不断分裂冷空气补充沿新疆南下减弱的冷空气，继续对甘肃地区进行影响。23日夜间开始冷锋开始影响甘肃中部区域，24日白天锋面影响甘肃河东。 　　冷中心的移动显示，进入中国前冷高压中心最强值达1 040 hPa，冷空气进入中国新疆前分成两部分，一部分东移进入蒙古，中心强度为1 037.5 hPa，然后东移南压；而另一部分则东移南压到达新疆、甘肃及青海交界处，中心强度为1 030 hPa，到达祁连山附近时中心强度减弱为1 027 hPa，再东移并与进入蒙古的冷空气在甘肃中部汇合，汇合后中心强度再次增强至1 030 hPa。从锋面位置的变化及冷中心的移动来看，冷空气的不断补充与分裂再合并是造成甘肃河东地区强降温的一个重要方面。
　　4 中尺度天气分析
　　23日白天锋面影响甘肃河西地区，造成降温、大风、沙尘天气，河东为锋前出现对流性天气，其中定西、平凉的局部地方还出现了冰雹灾害。通过对23日20：00实况天气图进行中尺度分析（图5）可以看出：500 hPa高空图上，新疆中北部有明显的温度槽配合深厚新疆低槽，低槽底部有大于20 m/s的急流，沿河西走廊经平凉至陕西南部有一显著流线，同时从四川盆地向北至甘肃河东有偏南风，甘南、定西、陇南存在湿区（T-Td<4 ℃）；700 hPa高空图上，西北、西南气流在张掖以东形成辐合切变，切变线以东有温度脊，酒泉以东存在大范围垂直温差大值区（T700-500≥20 ℃），陇南、天水、平凉、庆阳南部湿度条件好（T-Td<3 ℃）；地面图上，对应700 hPa切变线在张掖附近存在冷锋锋面。综上，甘肃河西地区的大风主要为冷空气东移过程中高空急流动量下传造成的锋后偏北大风，从而引发大范围沙尘天气；河东地区的大范围对流性天气主要发生在切变线东南部上冷下暖的大气层结不稳定的高能区域，而出现冰雹的定西、平凉等地除满足以上条件外还存在明显的上干下湿及500 hPa上西北西南分的切变。
　　5 寒潮暴发前的增温及降水天气分析
　　此次特强寒潮天气过程，甘肃地区在强冷空气来临前受暖区控制，中底层空气增温明显，河西最高气温升至27 ℃以上，河东最高气温升至25 ℃以上，使得寒潮暴发时有更加强烈的降温幅度。河东地区强降温暴发前期，从23日开始陆续出现了对流性天气及雨夹雪转雪过程，降水天气一直持续到24日，最大降雪量达暴雪，雨雪的不断融化蒸发需要吸收热量从而引起周围温度的下降，而且在连续降水时，这种蒸发作用可以一直持续到大气中的水汽达到饱和为止。另外，由于降水时大气处于上升运动，会带走一部分水汽，由周围的干空气进行补充，从而降水时的蒸发作用会一直存在。可见由于降水而引起的降温作用同样不容忽视。
　　6 结语
　　分析结果表明，此次寒潮天气过程主要由强冷空气不断在乌拉尔山附近堆积加强，形成深厚的冷槽快速东移造成，属于典型的低槽东移型寒潮[5-6]。此次甘肃地区出现强寒潮的主要原因可以归纳为以下3点：①冷空气不断堆积加强，其中500 hPa天气图上冷中心达到-40 ℃，地面图上冷高压中心达到1 040 hPa；②冷空气的不断补充与分裂再合并，冷空气以先分裂再汇合的形式影响甘肃地区，不但扩大了此次寒潮的影响范围，而且增加了降温的强度；③前期的增温与降水，过程前期气温的明显增加及降水天气的发生都在此次寒潮中起到了加强的作用。
　　7 参考文献
　　[1] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2014.
　　[2] 孙玉莲.甘肃冬季罕见寒潮天气过程分析[J].江西农业学报，2012（9）：75-79.
　　[3] 李向红，廖幕科，熊英明，等.影响广西的三次寒潮过程对比研究[J].气象科学，2011（2）：228-235.
　　[4] 党英娜，潘旭光，郭庆利，等.烟台市2次寒潮天气过程造成不同极端天气事件的原因分析[J].现代农业科技，2016（18）：185-187.
　　[5] 马素艳，韩经纬，宋桂英，等.2014年春季内蒙古2次大风降雪寒潮过程分析[J].中国农学通报，2015（20）：224-232.
　　[6] 牛若芸，乔林，陈涛，等.2008年12月2―6日寒潮天气过程分析[J].气象，2009（12）：74-82.
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