石河子地區“4·23”寒潮天氣過程分析

徐臘梅　(八師石河子氣象臺，新疆石河子 832000)

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石河子地區“4·23”寒潮天氣過程分析

徐臘梅(八師石河子氣象臺，新疆石河子 832000)

摘要對2014年4月23石河子地區寒潮天氣過程進行天氣形勢、要素、物理量及數值預報分析，結果發現，在歐洲數值預報和T639預報形勢基本一致的情況下，北歐漲脊誘導新地島冷空氣迅速南下，鋒區上10°緯距出現十根等高線，高低空存在風場切變，ECMWF細網格850 hPa在石河子地區出現強風區(20 m/s)和2 m溫度值在0 ℃以下，24 h降溫16 ℃，對石河子地區出現以強降溫和大風為主的寒潮天氣具有指示意義。

關鍵詞寒潮；天氣形勢；物理量；要素；數值預報

受北歐漲脊誘導極地至新地島冷空氣南下的影響，2014年4月23~24日石河子地區遭遇6年來同期最強寒潮天氣過程，出現強降溫、大風和霜凍，且出現不同量級降水量。自23日01：00起墾區持續降水7 h，降水量達2.1～15.3 mm，石河子市和淺山區雨轉雨夾雪；23日00：00~18：00普遍出現5級以上大風，極大風速普遍達6~7級，148團極大風速30.9 m/s(9級)，144團達32.2 m/s(10級)；24 h降溫幅度9～13 ℃。24日各地最低氣溫普遍-1～-3 ℃，淺山區到山區-1～-7 ℃，全墾區出現重霜凍，是1981年以來4月24日出現重霜凍的年份中炮臺和莫索灣位居第二位，石河子市和烏蘭烏蘇位居第三位。

此次強寒潮天氣造成墾區棉花等作物嚴重受災，地膜被大風撕裂，幼苗受凍死亡，重播。受災面積107 136.0 hm2，其中棉花占90%~95%，受災人口11.1萬人，經濟損失達4.2億元。筆者在此借鑒莊曉翠等[1-3]對發生在新疆的幾次寒潮天氣進行分析的內容和方法，重點對2014年4月23日發生在石河子地區的特強寒潮進行深入細致的總結，以期獲得當地寒潮天氣的預報經驗和指標，為防災減災提供理論依據。

1天氣形勢及要素分析

1.1500 hPa高度場4月22日08:00 500 hPa高空圖上(圖1a)，歐亞范圍內為一脊一槽型，里海至東歐為脊區，西西伯利亞至咸海為深厚的槽區；22日20：00(圖1b),東歐脊向東發展，促使北支槽東移至西伯利亞地區，南支部分維持在巴爾喀什湖以西，部分東移至新疆西國境線，在40°~50°N有10根等高線；23日08：00(圖1c),里咸海脊南落，巴爾喀什湖西北部槽迅速東移南下壓在北疆上空，造成石河子地區強烈的降溫、大風天氣；至23日20：00(圖1d),槽快速移至北疆沿天山東側，石河子地區受密集的西北氣流控制，氣溫低，伴隨的大風天氣逐漸減弱；24日08：00，石河子地區受脊控制，天氣轉晴。夜間輻射降溫明顯，24日早晨出現重霜凍。

注：a.22日08：00；b.22日20：00；c.23日08：00；d.23日20：00。圖1　2014年4月22~23日高空500 hPa形勢場

1.2溫度露點差(T-Td)T-Td實況圖上(圖2)，22日20：00 700 hPa高濕區(值為0~4 ℃)在石河子地區西北部，至23日08:00快速掃過石河子地區移至阿勒泰地區；850 hPa 22日20：00高濕區位于西西伯利亞地區，23日08：00其南部掃過石河子地區迅速移至阿勒泰。充沛的水汽為石河子地區降水提供了必要的物質條件[4]。

注：a1、b1為22日20：00；a2、b2為23日08：00。圖2　2014年4月22~23日 700 hPa(a)和850 hPa(b) T-Td實況(單位：℃)

1.3風場從22~23日850 hPa風場實況(圖3)看出，22日20：00石河子地區850 hPa風速4 m/s，巴爾喀什湖北部出現26 m/s的偏西風；23日08：00石河子風力20 m/s，國境線附近有偏西風22 m/s，巴爾喀什湖及以西風力減小；23日20：00石河子風力14 m/s，以西地區風力迅速減小。22日后半夜至23日20：00石河子850 hPa風力大，造成地面出現長時間的大風天氣。

圖3　2014年4月22日20：00(a)、23日08：00(b)和20：00(c)850 hPa風場實況

1.4溫度場從溫度場實況(圖4)來看，22日20：00 850 hPa溫度場40°~50°N有9根溫度線， 低溫中心為-16 ℃，0 ℃線位于巴爾喀什湖至西西伯利亞，石河子在12 ℃線上；23日08：00冷空氣快速南壓，0 ℃線南落至石河子以南，石河子地區溫度為0～-4 ℃，23日石河子市最低氣溫為0.5 ℃；24日08：00氣溫繼續降低，-4 ℃線壓在上空，24日石河子市最低氣溫為-1.6 ℃，石河子地區最低氣溫普遍在-1～-3 ℃，個別達-6～-7 ℃。

1.5海平面氣壓場從24日08：00海平面氣壓場實況分析，1 037.5 hPa的高壓中心位于新疆北國境線以北，石河子受1 032.5 hPa的高壓控制，造成墾區普遍出現重霜凍，最低氣溫為-1～-3 ℃，淺山區和沙漠邊緣達-6～-7 ℃。

圖4　2014年4月22日20：00(a)、23日08：00(b)和24日08：00(c)850 hPa溫度場實況

2天氣過程的動力和能量診斷分析

22~23日高低空風場圖上(圖5)，22日20：00 850和700 hPa風場存在明顯切變，為22日深夜至23日白天的降水提供了動力條件；到23日20:00轉為一致的北風，冷空氣完全灌入，降溫明顯。 從假相當位溫(圖6)來看，850~700 hPa 22日08：00和20：00石河子地區位于32~40 ℃明顯的“Ω”型高能舌端，23日08:00能量釋放。整個天氣過程伴隨高能量積聚維持到快速釋放的過程。能量釋放，假相當位溫處于谷值階段，可降水量急劇下降，降水徹底結束[5]。

圖5　2014年4月22日20：00(a)和23日20：00(b)高低空風場

圖6　2014年4月22日08：00(a)、20：00(b)和23日08：00(c)假相當位溫

3數值預報檢驗分析

3.1形勢預報比較ECMWF和T639模式21日20：00起報的500 hPa預報22~24日形勢基本一致(圖7)。受北歐漲脊的影響，誘導新地島強冷空氣迅速南下，造成新疆境內的一次以強降溫、大風為主的寒潮天氣過程。

圖7　2014年4月22日20：00(a)和23日20：00(b)ECMWF 500 hPa形勢場預報

3.2ECMWF模式要素分析

3.2.1變高、變壓和變溫。從表1來看，23日20：00石河子地區處于明顯的負變高、正變壓和負變溫控制，預示著主要天氣過程將發生在23日，變壓非常明顯，出現大風的可能性很大；氣溫下降明顯，有利于寒潮天氣的發生。24、25日天氣轉好。3.2.2風場。ECMWF細網格風場分析，自22日23：00石河子西北方向開始出現>20 m/s的強風區，且一直維持，到23日20:00強風區移至東沿天山(圖8)；大風起止時間和大風強度預報與實況一致。

3.2.3海平面氣壓。ECMWF 21日20：00預報的23日20:00海平面氣壓來看，石河子地區為1030 hPa；23日20:00 850 hPa溫度-4 ℃線壓在石河子地區上空；ECMWF細網格23日08：00石河子地區2 m溫度為1～3 ℃，有出現雨夾雪的可能性；ECMWF細網格24日08：00預報石河子地區2 m溫度為-2～-3 ℃ (圖9)。高壓強、氣溫低，出現重霜凍的可能性很大。ECMWF細網格2 m溫度預報與實況一致。

表1　2014年4月21~25日ECMWF模式預報要素

圖8　2014年4月22日23：00(a)和23日20：00(b)ECMWF細網格850 hPa風場預報

注：a1為23日20：00海平面氣壓；a2為23日20：00 850 hPa溫度；b1為23日08：00 2 m溫度；b2為24日08：00 2 m溫度。圖9　2014年4月23~24日ECMWF粗網格(a)和細網格(b)要素場預報

3.2.4相對濕度。從ECMWF細網格700和850 hPa相對濕度來看，700 hPa在23日05：00~08：00石河子地區有100%的高濕區存在維持(圖10)，與實況降水出現時間和強度較為一致。由于850 hPa濕度在70%左右，對大范圍出現大降水不利。可見濕度預報與實況也基本一致。3.2.5降水量。從ECMWF細網格降水預報來看，21日20：00預報的23日17：00總降水量石河子以南7～10 mm，北面1 mm左右。與實況相比，南面略小，北面降水預報與實況一致。

4小結

(1)4月23～24日出現的強寒潮天氣過程形勢上是北歐漲脊誘導極地及新地島冷空氣南下，在新疆上空維持，因北風帶強盛南伸明顯、移速快，造成大范圍的大風和強降溫天氣。

(2)從形勢場和要素場可以看出23~24日將出現寒潮天氣過程，但在最低氣溫的把握上有一定難度，需要進一步總結經驗。服務中在ECMWF細網格預報的格點值的基礎上，針對山區和沙漠邊緣地區，可再降3～5 ℃。

(3)ECMWF細網格預報能力強，此次寒潮天氣的風場和氣溫預報準確，降水出現和結束時間較為準確，降水地區

圖10　2014年4月23日05：00(a)和08：00(b)ECMWF細網格700 hPa相對濕度場

分布準確，在南部降水量級上略小。

(4)通過此次天氣的分析得出，首先應緊密跟蹤ECMWF和T639形勢場預報的一致性，其次對ECMWF風場的切變和強風區、相對濕度出現大值區的時間和強度以及2 m溫度場預報數值的訂正等方面要重點加強總結和解釋應用。在今后的預報工作中，應進一步加強ECMWF細網格資料的檢驗和應用。

參考文獻

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漠與綠洲氣象，2010,4(1)：32-35.

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[4] 江志紅，梁卓然，劉征宇，等.2007年淮河流域強降水過程的水汽輸送特征分析[J].大氣科學，2011，35(2)：361-372.

[5] 李國翠，李國平，岳艷霞，等.副高邊緣暴雨過程中的GPS可降水量和假相當位溫分布特征[J].南京信息工程大學學報(自然科學版)，2012,4(2)：125-131.

收稿日期2015-10-14

作者簡介徐臘梅(1974- )，女，湖北新洲人，副研級高級工程師，從事中短期預報和農業氣象服務研究。

中圖分類號S 165

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2015)32-352-04