張百萍　常永旺　劉詩韻烏蘭察布氣象局

2014～2015年冬季烏蘭察布市兩次寒潮天氣過程對比分析

張百萍常永旺劉詩韻
烏蘭察布氣象局

利用常規(guī)高、低空，地面觀測資料和NCEP再分析資料（0.25°×0.25°），應用天氣學分析和診斷方法，結(jié)合內(nèi)蒙古冬季寒潮預報指標，對2014年冬季烏蘭察布2次寒潮天氣從天氣實況、環(huán)流背景、天氣成因等方面進行了對比分析。結(jié)果表明：1130過程屬于阻高崩潰型，冷空氣經(jīng)西北路下滑，地面冷高壓補充南下，等壓線密集，造成大風降溫天氣；0126過程屬高壓脊發(fā)展型，冷平流中心偏東偏北，地面冷高壓分裂南下，故造成的降溫幅度較1130小，風力也較?。贿M一步揭示了冬季烏蘭察布2次寒潮天氣的主要特點和成因，得到了一些冬季寒潮預報的指示信息。

寒潮大風天氣成因環(huán)流形勢

一、引言

寒潮是華北地區(qū)冬半年主要的災害性天氣之一，其特點是伴有劇烈降溫和大風，有時還伴有雨、雪、霜凍。本文通過分析 2014～2015年期間發(fā)生在烏蘭察布地區(qū)的兩次寒潮天氣過程，對比兩次寒潮天氣過程的環(huán)流背景、冷空氣活動等方面，進一步揭示烏蘭察布寒潮天氣過程的成因和形成機制，旨在提高該地區(qū)寒潮天氣預報的準確率。

二、寒潮實況對比

2014年11月30日～12月1日，受西伯利亞東移南下強冷空氣影響，我國新疆北部、西北地區(qū)、內(nèi)蒙古中西部出現(xiàn)了寒潮天氣，過程前期28～29日地面圖上（圖略），我國西南部到華北北部熱低壓強烈發(fā)展，受此低壓影響，烏蘭察布市地面24小時變溫幅度在2～ 7℃（如表1）。29日夜間，強冷空氣經(jīng)我國西北部開始影響烏蘭察布市，全市自北向南出現(xiàn)了大風天氣，之后，冷空氣大舉南下，寒潮爆發(fā)，過程降溫北部地區(qū)在-17℃左右，南部地區(qū)在-14℃左右，1日最低氣溫-23.7～-17.6℃（圖略）。

2015年1月26～27日，受貝加爾湖強冷空氣南下影響，我國西北地區(qū)大部、內(nèi)蒙古大部、華北和東北等多地出現(xiàn)寒潮。25日夜間到27日，冷空氣爆發(fā)，烏蘭察布市24小時降溫幅度在-11.7～-2.1℃，沒有出現(xiàn)大風過程，27日凌晨氣溫達到最低，為冬季以來首次出現(xiàn)的最低氣溫。兩次過程均是在前期有強烈增溫的情況下，由強冷空氣南下入侵造成的，不同的是1130過程經(jīng)西北至東南向影響我國，范圍廣、時間長、降溫幅度大且產(chǎn)生了大風；0126過程冷空氣主體偏北，爆發(fā)迅速。

表1　2014～2015年烏蘭察布市兩次寒潮天氣過程主要指標

三、環(huán)流形勢對比分析

1.環(huán)流背景分析

1130過程屬阻高崩潰型，爆發(fā)前期，11月27日08時（北京時，下同）500hPa亞歐圖上，45°N以北地區(qū)環(huán)流呈倒Ω型，位于85°E、62°N的高空，有一閉合低壓中心形成，中心高度值為493dagpm，高空鋒區(qū)已位于55°N，低壓中心有-44℃的冷中心配合，標志著冷空氣堆已初步形成。并且在55°N附近的脊前偏北氣流和西北氣流之間生成一橫槽，橫槽后部的偏北風風速達到26～34米/秒，這股偏北氣流加劇了冷空氣的向南輸送和橫槽鋒區(qū)的南壓。到29日08時（如圖1），高脊強度減弱并東移，槽線東移南下至貝加爾湖以西至我國新疆中北部地區(qū)，并且由原來的東北至西南向旋轉(zhuǎn)為南北方向，此時，不斷有冷空氣沿新疆北部的強偏北氣流下滑。從高度場和溫度場的配置來看，從極地伸向北歐的冷舌，且冷舌略落后于高度槽，槽線上有冷平流。此時700hPa天氣圖上從蒙古到河套地區(qū)為一低渦槽，冷中心為-36℃。此后冷槽東移，到30日08時，槽前、鄂霍茨克海高壓脊后出現(xiàn)正變高區(qū)，等高線北抬，這使得冷槽進一步加深，鋒區(qū)南壓，冷空氣爆發(fā)影響全市。

0126過程屬高壓脊發(fā)展型，前期1月24日08 時500hPa整個歐亞范圍內(nèi)呈1槽1脊型，烏拉爾山地區(qū)為高脊,在亞洲北部為寬廣的槽區(qū)，低渦中心盤踞在中西伯利亞附近,強度為497dagpm,伴有-44℃冷中心。此后由于烏拉爾山脊后暖平流促使烏山脊不斷強烈發(fā)展并向東北伸展，脊線呈東北至西南向。25日08時，低渦中心移至貝加爾湖，渦后脊前為強冷平流，冷空氣沿脊前偏北氣流在貝加爾湖堆積。20時，中亞地區(qū)逐漸形成弱脊，并向北發(fā)展，由于上下游效應渦加強且底部等高線密集，形成強鋒區(qū)。26日08時脊進一步發(fā)展，脊前為強的偏北風將鋒區(qū)南壓到40°N，并在50°N、115°E附近有-40℃冷中心配合。烏蘭察布市處在強鋒區(qū)控制之下，冷空氣沿脊前偏北氣流大舉南下，自貝加爾湖直沖向河套及華北一帶，鋒區(qū)也迅速南壓，全市出現(xiàn)寒潮天氣。

圖1　2014年11月29日08時（a）、2015年1月25日20時（b）500hPa高空形勢場

2.地面系統(tǒng)演變

1130過程地面冷高壓從28日入侵我國，28日20時冷鋒位于貝加爾湖以西至我國新疆中北部，鋒后冷高壓中心最大值為1048.2hPa。冷槽不斷東移南壓，冷空氣不斷南下，地面冷高壓主體加強南壓，30 日08時冷高壓中心位于貝加爾湖以西，我國新疆以北，其最大值加強為1066.2hPa，烏蘭察布市處于冷鋒后部，冷空氣開始影響全市。等壓線變得更加密集，冷鋒附近的氣壓梯度較大，在5個經(jīng)距內(nèi)分析出了4條等壓線，鋒前后的3小時變壓差達22hPa，鋒后強的氣壓梯度風和冷空氣帶來的下沉氣流，使全市出現(xiàn)了大風天氣。01日08時左右，冷高壓主體侵入烏蘭察布市，全市氣溫降至最低。1日14時，冷高壓中心開始減弱，其前沿已移出我市。從24小時負變溫中心移動過程（圖略）的變化也說明冷空氣在東移過程中是增強的，從29日的最大負變溫-12℃到30日增大到-16℃，而且范圍在擴大，最強冷中心在全市南部和以東地區(qū)。

0126過程當冷空氣沿貝加爾湖高壓脊前下滑堆積時，25日05時在地面蒙古西部形成冷高壓，中心強度為1057hPa，此后地面冷高壓不斷發(fā)展加強，但停滯少動。到25日20時其前部的地面冷鋒位于蒙古與我國交界一帶，地面冷高壓面積擴大，強度發(fā)展為1061hPa。26日02時，地面冷鋒前鋒南壓至河套地區(qū)，鋒面前后氣壓、溫度、變壓梯度密集。此后冷鋒快速東移南壓，影響河套地區(qū)，冷鋒過境后地面降溫強烈。27日02時，冷高壓中心分裂出閉合小高壓，高壓中心達1052hPa，帶來的分裂冷空氣造成全市大幅度持續(xù)降溫。28日08時后，高壓變性，強度減弱，氣溫開始回升。

四、兩次寒潮天氣成因

1.前期回暖明顯

2次過程冷空氣到達前，烏蘭察布市均有不同程度的回暖，但1130過程回暖強度更大一些，造成的寒潮天氣更強一些。由于地面前期回暖顯著，為冷空氣到來后溫度梯度的增大創(chuàng)造了條件。

2.高空強冷平流下沉入侵

分析2次過程爆發(fā)時850hPa的溫度平流變化，1130過程與橫槽對應的冷平流區(qū)范圍較大，出現(xiàn)了自我國東北經(jīng)河套至新疆北部的帶狀冷平流區(qū)域，冷平流在河套北部達到了-31×10-5℃·s-1的冷平流中心。0126過程，冷空氣經(jīng)我國東北、華北至內(nèi)蒙古大部出現(xiàn)了東北西南向帶狀的冷平流區(qū)。冷平流中心在烏蘭察布市北部達到了為-22×10-5℃·s-1，27日冷空氣經(jīng)河套地區(qū)，主體向東移動。2次強降溫過程都是冷平流引起的，且冷平流中心和最大強降溫中心有很好的對應關(guān)系。

1130過程中伴隨強烈的下沉運動，從30日05時，強下沉氣流區(qū)開始自西北向東南侵入烏蘭察布市，且下沉速度不斷加強，08時位于河套北部的強中心達到48×10e-2pa/s，由于強冷平流伴隨強的下沉運動，造成動量下傳引起我市大風天氣，此后下沉運動持續(xù)一路侵襲內(nèi)蒙大部、華北大部，到1日20時，烏蘭察布市上空下沉運動開始減弱。

五、小結(jié)

1.不同點分析

（1）冷空氣向南爆發(fā)的形勢不同，1130過程是阻高崩潰，橫槽旋轉(zhuǎn)東移南下影響我國新疆北部、西北地區(qū)、內(nèi)蒙古中西部等地；0126過程是在歐亞大陸環(huán)流形勢維持穩(wěn)定少變的情況下，高壓脊發(fā)展引起我國上空徑向環(huán)流較強，脊前強冷平流使鋒區(qū)南下加強，影響我國西北地區(qū)大部、內(nèi)蒙古大部、華北和東北等多地。

（2）2次過程的影響系統(tǒng)均為強冷高壓和地面冷鋒，差異是1130過程高壓主體以補充南下的方式影響，其前部的冷鋒在南下的過程中，鋒區(qū)強，引起地面大風的同時造成烏蘭察布市30日的強降溫，1日冷空氣主體侵襲我市，補充南下的冷高壓造成進一部的降溫，降溫強度大；0126過程中，冷空氣在蒙古西部我國新疆以北堆積，冷鋒移動較快，冷高壓主體穩(wěn)定少動，以分裂出閉合小高壓的形勢，造成烏蘭察布市的寒潮天氣。

（3）冷平流范圍和強度不同，0126過程冷平流中心是從蒙古國進入我國境內(nèi)，冷空氣路徑偏東偏北，而1130過程強冷平流主要是來自中西伯利亞強冷空氣東移南下影響，冷空氣取西北東南向，先后影響新疆北部、西北地區(qū)和內(nèi)蒙古大部。從影響河套地區(qū)的冷平流強度來看，1130過程也強于0126過程，強冷平流下沉入侵作用，可使地面氣壓梯度很快加大，造成大風，因此1130過程不僅降溫幅度和影響范圍較0126過程強，還出現(xiàn)了大風天氣。

2.烏蘭察布市冬季寒潮預報著眼點分析

（1）寒潮前回暖是冬季寒潮預報的重要指標，在冷空氣勢力相同的情況下，寒潮前回暖越強，降溫強度越大。

（2）強冷空氣在貝加爾湖、中西伯利亞附近堆積，地面冷高壓中心強度達到1060hPa，及高空強勁的偏北氣流是寒潮爆發(fā)的必要條件。

（3）高空環(huán)流形勢的演變也進一步揭示了寒潮的爆發(fā)時間及影響范圍。對于阻高崩潰型,寒潮爆發(fā)的關(guān)鍵是預報阻高何時崩潰、橫槽何時轉(zhuǎn)豎；高脊發(fā)展型預報的關(guān)鍵是槽后的脊何時加強、偏北風何時加大。

（4）地面強降溫中心和850hPa冷平流強度中心有很好的對應關(guān)系。日常預報中，可根據(jù)冷平流中心確定最大強降溫中心。

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