河西西部地區一次無降水致災大風天氣過程分析

任桂萍,柯 偉

（嘉峪關市氣象臺 ,甘肅 嘉峪關 735100）

1 引言

據統計，區域性大風是河西地區最常見的一種災害性天氣，其中春季發生頻率最高，秋季次之（西北天氣），而春秋大風又往往與寒潮，強降溫聯系在一起。氣象上將平均風力≥6級（風力≥10.8 m/s）或瞬時風力≥8級（風速≥17.2 m/s）稱之為強風。平均風力≥8級的稱之為大風，大風常具有很大的破壞力，可以折斷樹木，刮倒廣告牌匾，損壞房屋門窗、圍擋、棚架等易被風吹動的搭建物。河西西部地區因為其特殊的地理位置以及生態環境，在春季3-5月是大風沙塵天氣高發時段，本文通過對河西西部地區一次冷鋒過境引起的致災偏西大風過程進行較為詳細的分析，得出一些有益的結論，對今后的大風尤其是致災大風的天氣預報預警提供一些參考依據。

2 天氣實況

2017年5月2-4日，河西西部地區出現大風天氣過程，酒嘉地區9個測站有6個測站均出現8級以上偏西大風，其中嘉峪關、酒泉、玉門、馬鬃山均出現瞬時9-10級大風，出現時段集中在5月3日04-18時，為了更好了解此次大風的特點，本文選取大風持續時間最長，強度最大的玉門，嘉峪關兩站為代表站，通過數據分析發現：玉門起風開始時間是5月3日03時，過程極大風速21.7 m/s，出現時間4時59分；嘉峪關大風開始時間為5月3日05時，過程最大風速30.5 m/s，出現時間5月3日6時09分，從風速演變情況來看，嘉峪關站起風時間較玉門晚，但風速卻明顯比玉門大，說明冷空氣在東移過程中是不斷加強的，在影響嘉峪關時達到最強。

總體來說，此次大風天氣范圍廣，持續時間長，造成的災害損失都為建站以來首例。

本文重點分析此次大風最強時段（平均風力≥8級），即5月3日04-15時致災大風天氣過程。

3 大尺度環流背景特征演變

2日20時500 hPa高空圖上，歐亞大陸高緯度地區為兩脊一槽型，兩脊分別位于里海和我國東北地區，一槽位于新疆北部，高空槽南北跨度大于10個緯度，槽內等高線非常密集，一個緯距內有8-10條等高線，6條等溫線，槽前等高線和等溫線的交角非常大，對應較強冷平流。3日08時（圖略），高空槽東移進入甘肅境內，槽線從90°E移動到100°E左右，冷中心也65°N移動到55°N，由于脊后強盛的偏北氣流使得冷空氣不斷向南堆積形成一個切斷低壓，低壓中心528 gpm，冷中心氣溫-42℃。同時我國東北地區高壓脊也有所發展，使得冷槽東移的速度明顯減慢，也延長了此次大風的持續時間。地面圖上，2日20時，地面冷高壓還未進入甘肅境內，高壓中心強度1032.5 hPa，河西西部地區處于蒙古熱低壓底部，3日02時地面圖上，冷鋒進入甘肅境內，氣壓梯度加大，在玉門附近形成一個ΔP3大于4 hPa的正變壓中心，氣壓梯度的加大是造成大風的主要原因。研究表明，冷鋒后最大風速經常出現在正變壓中心附近變壓梯度最大的地區，這也與此次大風過程的位置大致吻合。2日20時-3日08時（圖略），槽后700 hPa存在風速大于12 m/s，500 hPa存在風速大于32 m/s的強的西北風急流帶，空氣是粘性流體,上層風速大,對下層空氣有拖曳作用,有利于低層風速加大;在垂直方向上,高層風速大,低層風速小,對空氣有抽吸作用,有利于低層空氣產生輻合,風速加大。可見急流的存在,也是造成3日河西西部地區風速達到極值的一個原因。

4 物理量診斷分析

4.1 渦度、散度、垂直速度

渦度，散度，垂直速度都對大風天氣有很好的指示作用。渦度是指空氣的旋轉程度，渦度為正，氣團逆時針旋轉，輻合上升；渦度為負則為順時針旋轉，則輻散下沉。為了更好地分析大風區域上空渦度，散度，垂直速度的發展演變，做從玉門到嘉峪關的渦度散度垂直剖面，分析發現5月2日20時-3日08時，400 hPa以下玉門至嘉峪關一帶為一致的負渦度控制，以上為正渦度控制，結合散度、垂直速度場（圖略）來看，玉門至嘉峪關從地面到高空均為下沉運動，這種低層輻散抽吸，高層輻合下沉的形成的環流的配置，為動量下傳提供了動量條件，有利于動量向下傳播且不利于降水的出現。

4.2 3 h變壓

3日02時（圖略）冷鋒進入甘肅境內，鋒面前后3 h變壓突然加強，敦煌-阿克塞-肅北一帶出現+4 hPa的變壓中心，玉門-嘉峪關出現-1 hPa的負變壓中心，進入05時（圖略），冷鋒移出，整個河西西部地區處于中心值為+3 hPa的正變壓中心，分析發現，3 h變壓中心的強度與移動與大風的發生時間和強度對應較為一致，且3 h變壓中心的移動跟大風移動路徑也基本一致。

4.3 溫度平流

冷空氣的活動和冷平流的強度，分布和移動變化對大風天氣過程的預報具有很好的指示意義。2日20時500 hPa（圖略）冷平流中心位于新疆東北部至甘肅最西部，新疆中部地區則為暖平流控制，到了3日08時500 hPa（圖略），冷平流中心移動至酒泉以東至蒙古一帶，河西西部地區整個受暖平流控制，而700 hPa，河西西部地區則仍然受到冷平流的控制，這說明冷平流在自西向東的移動過程中，產生了垂直下傳，使得低層的冷平流加強且移動緩慢，且冷平流的移動路徑與地面冷鋒的移動有較好的對應關系。

4.4 溫度平流垂直剖面

為了更好的分析冷空氣演變過程，沿39.7°N做溫度平流的垂直剖面，由2日20時溫度平流垂直剖面圖可以看出，高層400 hPa以上在96°E附近有一冷平流中心，中心強度-8.8℃/s,低層700-500 hPa為弱的暖平流，中心強度2.4℃/s，到了3日08時，分析溫度平流垂直剖面圖可以看出在700 hPa，98.0°E附近有冷平流中心，中心強度-2.4℃/s,在高層300 hPa，95°E有中心強度-8.4℃/s的冷平流中心，這說明冷空氣在東移過程中不僅自西向東傳播，還自上而下傳播，正是這種由高層向低層的傳播增強了低層的溫度梯度和氣壓梯度，為大風的生成創造了有利條件。

5 結語

(1)500 hPa，新疆冷槽的發展東移，地面冷鋒過境是造成此次河西西部地區大風天氣的主要原因。

(2)低層輻散抽吸，高層輻合下沉的環流的配置有利于動量向下傳播，是此次地面風速達到極值的重要條件。

(3)鋒面過境時，500 hPa、700 hPa 該地區被負渦度控制，700 hPa輻散，熱力條件，動力條件不足都是本次過程該地區無降水的重要原因。

(4)冷平流和3 h變壓的強度，分布及移動變化對大風天氣過程的預報具有很好的指示意義。

(5)河西走廊特殊地形所產生的狹管效應對于災害性大風的產生起著很好的增幅作用。

(6)此次致災大風天氣過程分析對開展大風的預測，預警具有重要的指導意義。