同明偉

摘要? ? 利用常規(guī)觀測(cè)天氣資料和陜西秦智網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品，對(duì)2018年4月5—7日延安市寒潮天氣過程進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明，在500 hPa高空槽轉(zhuǎn)豎東移過程中，西伯利亞中部冷空氣經(jīng)西北路徑向東南推進(jìn)，暴發(fā)此次寒潮天氣。對(duì)于本次寒潮天氣過程，秦智網(wǎng)格系統(tǒng)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出此次降溫的開始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間、降溫趨勢(shì)、最低溫度出現(xiàn)時(shí)間，為提前預(yù)報(bào)和及早開展服務(wù)提供了有利條件;同時(shí)當(dāng)平流降溫起主要作用時(shí)，秦智網(wǎng)格系統(tǒng)最低溫度預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)況基本一致;當(dāng)非絕熱降溫起主要作用時(shí)，秦智網(wǎng)格系統(tǒng)最低溫度預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)況相比偏高，需要修正。

關(guān)鍵詞? ? 寒潮;環(huán)流形勢(shì);預(yù)報(bào)服務(wù);秦智預(yù)報(bào);陜西延安;2018年4月5—7日

寒潮是冬季的一種災(zāi)害性天氣，指來自高緯度地區(qū)的寒冷空氣，在特定的天氣形勢(shì)下迅速加強(qiáng)并向中緯度地區(qū)侵入，造成沿途地區(qū)大范圍劇烈降溫、大風(fēng)和雨雪天氣，這種冷空氣南侵達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)就稱為寒潮[1]。中央氣象臺(tái)2006年制定的冷空氣等級(jí)國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定寒潮標(biāo)準(zhǔn)是24 h或48 h最低氣溫下降8 ℃或10 ℃及以上，且日最低氣溫下降至4 ℃以下。“橫槽轉(zhuǎn)豎”是西北地區(qū)暴發(fā)寒潮天氣的一種特定天氣形勢(shì)，正渦度輸送對(duì)寒潮暴發(fā)有一定的作用[2]。全國其他地區(qū)也對(duì)本地寒潮過程中的環(huán)流形勢(shì)、影響系統(tǒng)和移動(dòng)路徑等方面進(jìn)行了詳細(xì)分析[3-8]。

寒潮是延安地區(qū)主要災(zāi)害性天氣之一，尤其是在春季與之相伴的低溫凍害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活有著極大影響，歷來是氣象部門的關(guān)注重點(diǎn)。近年來，延安地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，由于低溫凍害會(huì)對(duì)蘋果幼花造成重大影響，故對(duì)氣象部門針對(duì)寒潮天氣預(yù)報(bào)提出了極高的要求。本文通過分析此次寒潮天氣過程的環(huán)流形勢(shì)，總結(jié)預(yù)報(bào)服務(wù)過程，評(píng)估陜西秦智網(wǎng)格預(yù)報(bào)的優(yōu)缺點(diǎn)，以期為今后提高延安寒潮天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警和防御能力以及決策服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。

1? ? 天氣綜述

2018年4月5—7日受西伯利亞強(qiáng)冷空氣影響，延安市出現(xiàn)大范圍降溫和大風(fēng)沙塵天氣，6日極大風(fēng)速達(dá)14.2～24.4 m/s，7日最低氣溫達(dá)到 -9.5～-3.6 ℃，48 h最低溫度降幅8.8～14.2 ℃，達(dá)到寒潮標(biāo)準(zhǔn)。此次寒潮過程降溫范圍廣、持續(xù)時(shí)間長、降溫幅度大，志丹、延川、甘泉、富縣、洛川5個(gè)縣區(qū)最低溫度突破了自1980年以來4月上旬低溫極值。寒潮給人民群眾生活帶來諸多不便，尤其是對(duì)蘋果幼花造成重大影響，花期凍害嚴(yán)重影響蘋果產(chǎn)量。

2? ? 預(yù)報(bào)服務(wù)

2018年1月1日至4月1日，延安各縣≥5 ℃、≥10 ℃的有效積溫較2017年、2016年及近30年平均值顯著偏多，≥5 ℃的有效積溫偏多62.1 ℃（吳起）～114.1 ℃（寶塔區(qū)），≥10 ℃的有效積溫偏多13.5 ℃（吳起）～56.9 ℃（寶塔區(qū)），利于蘋果提前開花。3月延安各縣區(qū)平均氣溫為7.3 ℃（吳起）～9.9 ℃（延川），平均氣溫8.9 ℃;與歷年同期比較，各縣區(qū)均偏高，偏高3.6～5.1 ℃。最高氣溫為26.0 ℃（黃龍）～30.0 ℃（延長）。根據(jù)調(diào)查顯示，延安大部分地區(qū)逐步進(jìn)入始花期。

為有效減少低溫凍害對(duì)蘋果幼花造成的損失，結(jié)合陜西省秦智網(wǎng)格預(yù)報(bào)，延安市氣象臺(tái)4月2日發(fā)布大風(fēng)降溫消息重要天氣報(bào)告，延安市氣象局并于4月3日11：00啟動(dòng)重大氣象災(zāi)害（寒潮）Ⅳ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)，市生態(tài)中心逐日發(fā)布農(nóng)用氣象預(yù)報(bào)信息，市、縣氣象局積極會(huì)商、及時(shí)發(fā)布預(yù)警信號(hào)，為政府決策和人民防御提供重要信息支撐。

3? ? 環(huán)流背景和影響系統(tǒng)

分析2018年4月5—7日500 hPa槽線動(dòng)態(tài)可以看出，促使此次寒潮暴發(fā)類型是“橫槽轉(zhuǎn)豎型”，主要影響系統(tǒng)是500 hPa橫槽轉(zhuǎn)豎東移，冷空氣以分裂方式經(jīng)西北路徑向東南入侵影響延安地區(qū)，由于冷空氣來源于高緯度地區(qū)，系統(tǒng)深厚，造成此次寒潮過程時(shí)間長、范圍廣、強(qiáng)度大。

3.1? ? 高空環(huán)流形勢(shì)

此次大范圍的寒潮天氣主要由500 hPa上貝加爾湖東部的冷渦引導(dǎo)冷空氣南下以及地面冷高壓共同造成。由圖1（a）可知，5日20：00中高緯呈一槽一脊型，高壓暖脊在烏拉爾山附近，在貝加爾湖東部有一冷渦，冷中心強(qiáng)度達(dá)到 -40 ℃，冷渦中心至新疆東部有一橫槽，系統(tǒng)移動(dòng)緩慢，從而使北極的冷空氣在烏拉爾山脊前的引導(dǎo)氣流下在橫槽內(nèi)聚集，形成一股極寒的冷空氣，正渦度平流使高空產(chǎn)生下沉運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致地面冷高壓增強(qiáng)，從而使冷空氣堆積。由圖1（b）可知，隨著系統(tǒng)緩慢發(fā)展，延安地區(qū)溫度劇烈下降，至6日20：00，貝加爾湖東部冷渦向東移動(dòng)合并于日本海附近冷渦，冷中心強(qiáng)度基本不變，高空橫槽加速旋轉(zhuǎn)南下，延安地區(qū)位于高空冷槽后部，完全受冷渦后部西北氣流控制，冷空氣入侵延安地區(qū)并繼續(xù)向東南移動(dòng)。

3.2? ? 地面影響系統(tǒng)

在地面天氣圖上，寒潮天氣過程中冷空氣暴發(fā)往往表現(xiàn)為一個(gè)強(qiáng)大的冷高壓聚積、加強(qiáng)和移動(dòng)的過程。由圖2（a）可知，此次寒潮暴發(fā)前期5日8：00，新疆東部為一個(gè)強(qiáng)大的冷高壓，中心強(qiáng)度1 050 hPa，溫度-23 ℃，延安位于高壓前部，以多云為主，各縣區(qū)平均溫度12.1～15.9 ℃、最低氣溫0.3～6.3 ℃，冷暖空氣在陜西以北地區(qū)形成了強(qiáng)烈的鋒區(qū)，冷高壓以分裂的方式緩慢向東南方向移動(dòng)發(fā)展;冷高壓的移動(dòng)代表冷鋒的移動(dòng)，即冷空氣移動(dòng)發(fā)展。由圖2（b）可知，至6日8：00，冷高壓范圍擴(kuò)大，但強(qiáng)度稍微減弱，中心強(qiáng)度1 045 hPa，溫度-20 ℃，在陜西西北部形成-11 ℃冷中心，延安地區(qū)位于冷高壓底前部，等壓線加密，鋒區(qū)位于延安上空，氣溫劇烈下降，風(fēng)速增大。由圖2（c）可知，至7日8：00，冷高壓中心進(jìn)一步擴(kuò)大并向東南移動(dòng)，延安地區(qū)完全被冷中心控制，氣溫降至最低。

4? ? 秦智網(wǎng)格預(yù)報(bào)評(píng)估

智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)是陜西省氣象現(xiàn)代化建設(shè)的重要一環(huán)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)點(diǎn)、線、面、任意時(shí)段的精細(xì)化氣象服務(wù)，充分實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互網(wǎng)格預(yù)報(bào)編輯，簡化了預(yù)報(bào)員以往的重復(fù)勞動(dòng)、低效繁瑣的工作流程，進(jìn)一步提高了預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率和精細(xì)化程度，為全省各級(jí)氣象部門提供了強(qiáng)大的天氣預(yù)報(bào)支撐，有效減少了災(zāi)害性天氣對(duì)人民財(cái)產(chǎn)造成的損失。

在此次寒潮天氣過程中，陜西秦智網(wǎng)格系統(tǒng)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)了此次降溫的開始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間以及最低溫度出現(xiàn)的時(shí)間，為氣象臺(tái)預(yù)報(bào)服務(wù)作出了重大貢獻(xiàn)。以4月2日預(yù)報(bào)為例，120 h內(nèi)延安各縣區(qū)最低溫度持續(xù)降低，與實(shí)況降溫時(shí)間基本一致，表明秦智網(wǎng)格預(yù)報(bào)具有較好的參考作用;72 h內(nèi)最低溫度均>0 ℃，對(duì)蘋果幼花影響較小。4月5—6日延安各縣區(qū)最低溫度降幅較大，中北部地區(qū)6日最低溫度<0 ℃，4月6—7日最低溫度繼續(xù)降低，7日早上各縣區(qū)最低溫度達(dá)到最小，最低氣溫位于-0.6～-7.4 ℃，符合實(shí)況。綜上所述，秦智網(wǎng)格系統(tǒng)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)了降溫的開始和持續(xù)時(shí)間強(qiáng)、降溫趨勢(shì)、最低溫度出現(xiàn)時(shí)間，尤其是對(duì)7日凌晨0 ℃以下最低溫度持續(xù)時(shí)間給出了準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，為提前預(yù)報(bào)和及早開展服務(wù)提供了有利條件。

溫度的變化主要取決于溫度平流和非絕熱因子的作用。溫度平流主要考慮平流冷暖性質(zhì)和強(qiáng)度，非絕熱因子考慮輻射、水汽凝結(jié)、蒸發(fā)和地面感熱對(duì)氣溫的影響。將秦智網(wǎng)格預(yù)報(bào)結(jié)果與天氣實(shí)況結(jié)合分析，由圖3可知，在4月5—6日寒潮強(qiáng)降溫過程中，4月5日20：00延安地區(qū)天氣以多云為主，位于500 hPa高空橫槽前部，地面鋒線即將影響延安各縣區(qū);700 hPa延安西部存在明顯冷平流中心，中心強(qiáng)度0.6×10-6 ℃/s，延安上空受冷平流影響。5—6日降溫過程以平流降溫為主，非絕熱降溫影響較弱，6日最低溫度預(yù)報(bào)（-5.8～3.1 ℃）與實(shí)況（-3.5～3.5 ℃）基本一致。4月6日20：00 500 hPa高空橫槽基本轉(zhuǎn)豎，延安地區(qū)天氣以晴天為主，位于500 hPa高空槽后;地面上完全受高壓系統(tǒng)控制，西部冷平流中心消失，延安上空受暖平流影響，冷平流影響明顯減弱。以上表明6—7日降溫過程以非絕熱降溫為主，但7日最低溫度預(yù)報(bào)（-7.4～-0.6 ℃）明顯高于實(shí)況（-9.5～-3.6 ℃），需要修正。

5? ? 結(jié)論

（1）本次寒潮屬于橫槽轉(zhuǎn)豎型。地面冷高壓在貝加爾湖西部積聚增強(qiáng)，500 hPa貝加爾湖東部冷渦引導(dǎo)冷空氣南下，強(qiáng)冷空氣通過分裂的方式擴(kuò)散南下，造成此次寒潮過程時(shí)間長、范圍廣、強(qiáng)度大。

（2）秦智網(wǎng)格系統(tǒng)在此次寒潮預(yù)報(bào)中表現(xiàn)優(yōu)異，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出此次降溫的開始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間、降溫趨勢(shì)、最低溫度出現(xiàn)時(shí)間，為政府及時(shí)決策和人民科學(xué)防御提供了重要的信息支撐。

（3）平流降溫和非絕熱降溫均是造成此次強(qiáng)降溫的主要原因。當(dāng)平流降溫起主要作用時(shí)，秦智網(wǎng)格系統(tǒng)最低溫度預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)況基本一致;當(dāng)非絕熱降溫起主要作用時(shí)，秦智網(wǎng)格系統(tǒng)最低溫度預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)況相比偏高，需要進(jìn)行修正。

6? ? 參考文獻(xiàn)

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣原理和方法[M].北京：氣象出版社，2000.

[2] 張培忠，陳光明.影響中國寒潮冷高壓統(tǒng)計(jì)研究[J].氣象學(xué)報(bào)，1999，57（4）：193-501.

[3] 張秉祥，王立榮，楊榮珍.數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)寒潮天氣過程的預(yù)報(bào)能力檢驗(yàn)[J].干旱氣象，2010，28（1）：96-101.

[4] 李文莉，宋琳琳，伏晶.2009年1月21—23日西北區(qū)寒潮天氣過程分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（10）：4502-4505.

[5] 馬嚴(yán)枝，李娟，李新生，等.2016年一次寒潮天氣過程分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2017，33（18）：94-102.

[6] 陳豫英，陳楠，聶金鑫，等.2011年3月寧夏一次寒潮天氣過程診斷[J].干旱氣象，2012，30（1）：244-248.

[7] 何建業(yè)，楊鐵鋼，張連霞.河套地區(qū)一次寒潮強(qiáng)降雪過程環(huán)流形勢(shì)及物理成因分析[J].內(nèi)蒙古氣象，2010（2）：6-8.

[8] 李向紅，廖幕科，熊英明，等.影響廣西的三次寒潮過程對(duì)比研究[J].氣象科學(xué)，2011，33（2）：224-232.