科技通报

寒潮天气过程诊断分析

点击数:10    日期:2016-08-11 08:36:10

使用常规气象观测资料,采用天气学原理和天气动力学诊断方法对2016年2月12-14日寒潮天气过程分析可知:寒潮爆发的前提必须要有冷空气堆积和酝酿。
  

   摘 要:使用常规气象观测资料,采用天气学原理和天气动力学诊断方法对2016年2月12-14日寒潮天气过程分析可知:寒潮爆发的前提必须要有冷空气堆积和酝酿。乌拉尔山高压脊强烈发展是寒潮爆发的前提,暖平流进入横槽导致横槽转竖是寒潮爆发的标志。强冷平流、前期温度偏高以及非绝热因子是造成温度骤降的主要原因。强大的气压梯度力作用是造成大风的主要原因。
关键词:寒潮;环流背景;强冷平流
本文引用《农业与技术
引言
寒潮是指大规模的强冷空气爆发南下,其主要天气特点是剧烈降温和偏北大风,造成低温严寒和霜冻,有时还伴有雨雪[1]。寒潮是冬季影响我国的主要天气之一,寒潮天气造成的大风和强降温经常会给人们的日常生活和社会生产造成不便,有时甚至会造成巨大损失。随着当今环境问题的日益严重,寒潮天气也更加复杂多变,因此研究寒潮及寒潮天气仍然是今后天气预报工作的重点。
本文对2016年2月一次寒潮天气过程进行诊断分析,并探讨了强降温及大风的成因,为今后寒潮预报提供了一定的依据。
1 天气实况
受锋面气旋和强冷空气共同影响,2016年2月12-14日滨州市出现了一次明显的降水过程,并伴有大风和强降温,最低气温出现在14日凌晨,全市7个大监站最低温度为-6.7~-7.9℃,48h最低温下降达到8℃以上,冷锋过境后滨州市大部分地区出现了8~9级东北风。
2 环流背景分析
寒潮爆发的前提是前期必须要有一定的冷空气堆积和酝酿。从图1中可以看出,10日08时500 hPa上欧亚大陆为一低两高型,贝加尔湖以西有一个低涡,乌拉尔山一带和贝加尔湖以东各有一个高压脊。乌拉尔山高压脊强烈发展,脊点伸至北极,并且已经形成闭合中心。脊前偏北气流达到32m/s,将极地的冷空气向南输送到贝加尔湖的低涡,贝加尔湖以东的弱脊起到了阻挡低涡东移的作用,使冷空气不断地堆积,由于冷平流的作用,95E 60N到巴尔喀什湖附近形成了一个宽广的横槽区。500 hPa冷中心温度已经达到-40℃。地面图上,蒙古国西部到新疆西部有冷锋活动,锋后冷高压中心强度达到1030 hPa。至此冷空气的堆积已经达到相当的规模,具备了寒潮爆发的首要条件。
10日20时由于欧洲低槽的旋转,不稳定小槽东移进入到乌拉尔山高压脊的后部,暖平流进入横槽内,横槽开始转竖,冷空气随横槽转竖开始大规模南下,寒潮爆发。
3 强降温分析
3.1 强冷平流对气温变化的影响
强盛的冷平流会给局地温度造成明显的变化。850 hPa上温度平流对温度的影响比较明显。10日08时850 hPa温度平流场上(图2a),在贝加尔湖到巴尔喀什湖之间以北有一个呈东北西南向的冷平流区,中心值为-50·10-6℃/s,它的位置跟高空横槽基本一致。随着高空横槽的东移南压,横槽后的冷空气也随着东移增强,12日08时(图2b),冷平流区东移南压到蒙古国,强度没有变化。14日08时(图2c)冷平流区的中心位于山东,我市处于中心值-50·10-6℃/s的范围内,冷空气十分强大,受其影响,14日早晨包括滨州市在内的山东大部分地区都出现了明显的降温。
3.2 前期日平均温度较高
从图3中可以看出,滨州市7个大监站2月5-11日平均气温较常年(1981-2010年)明显偏高,尤其以10日最为明显,10日各站较常年偏高5.4~8.3℃,其中滨城较常年偏高6.7℃,惠民较常年偏高6.5℃,阳信较常年偏高6.7℃,无棣较常年偏高5.4℃,沾化较常年偏高6.5℃,博兴较常年偏高8.3℃,邹平较常年偏高5.6℃。寒潮来临之前温度明显回升,使基础温度较高,有利于造成寒潮大幅度降温。
3.3 非绝热因子对气温变化的影响
某地温度的变化主要决定于温度平流和非绝热因子的作用,非绝热因子主要考虑辐射、水汽相变而释放潜热、乱流传导等对气温的影响[2]。天空状况、有无降水以及风力大小对气温变化都有影响。12日夜间—13日滨州市出现了一次明显的降水过程,并且伴有8~9级东北风。虽然有强盛的冷平流控制我市,但因为有明显的降水和大风等不利于降温的气象要素存在,因此,滨州市13日白天最低温度下降并不明显,到13日夜间降雪结束,天空转晴,风力减小,这些非绝热条件都有利于夜间强烈辐射降温,所以最低温度出现在14日早晨,具体见下表1。
4 大风成因分析
从图4中可以看出,12日23时地面冷高压中心位于蒙古国西部,中心强度为1070 hPa,冷中心强度很强,南方气旋位于河南河北交界处,中心强度为1007.5 hPa,此时高低压之间的等压线已经比较密集。随着冷空气的不断积聚,地面冷高压强度不断加强,到13日02时冷中心强度达到1075 hPa,同时南方气旋在35°N穿越120°E向东北方向移动,到13日05时,低压中心位于江浙交界处,35~40N,110~120E之间等压线达到13根(间隔2.5hPa/条),气压梯度非常强大,此时我市北部沿海极大风达到9级。强的气压梯度力作用,是造成这次大风的主要原因。
5 小结
寒潮爆发的前提必须要有冷空气堆积和酝酿。乌拉尔山高压脊强烈发展是寒潮爆发的前提,脊前偏北风引导冷空气南下,使得涡后脊前出现横槽。暖平流进入横槽导致横槽转竖是寒潮爆发的标志。
强冷平流是造成温度骤降的主要原因。冷平流的大值区与降温区基本一致。寒潮来临之前温度明显回升,也有利于寒潮降温。此外非绝热因子也是造成强降温的原因之一。
强大的气压梯度力作用是造成大风的主要原因。
参考文献
[1]曹钢锋,张善君,朱官忠,等.山东天气分析与预报[M].气象出版社,1988.
[2]朱义青.2008年12月一次寒潮天气过程诊断分析[J].安徽农业科学,2012,40(34):16676-16677.



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