營口地區冷鋒過境引發的大風天氣分析

陳海濤++林敏++張運芝++原久淞

摘要 利用MICPAS資料、營口地區地面氣象站及區域自動站對2015年10月1日營口地區發生的一次大風天氣過程進行分析。結果表明，冷鋒過境型大風天氣分析宜用天氣模型與物理量診斷相結合的方法；冷鋒后大風區出現在冷平流最強區域對應的位置，冷鋒前后3 h變壓正負中心的差值越大，風力則越強。大風區出現在正變壓中心附近變壓梯度最大的地方；冷鋒后7級及以上偏北大風的判定方法：3 h變壓正中心在遼西一帶，3 h變壓負中心在遼寧東北部到黃海一帶，正負中心差值在10 hPa以上，則營口地區將出現7級以上偏北大風。

關鍵詞 大風；冷鋒過境；天氣模型；物理量診斷；3 h變壓；遼寧營口

中圖分類號 P458.1+23 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）19-0226-02

大風是營口地區常見災害性天氣之一，受高空槽、低層切變線和地面冷空氣的共同影響，同時也受地形因素的作用。氣象觀測業務中，瞬時風速≥17.0 m/s的風稱為大風。朱乾根等[1]指出我國大風發布的特點是春季多，夏季少；沿海多，內陸少；北方多，南方少。我國經常出現大風天氣的地區有松遼平原、華北平原、內蒙草原、青藏高原、臺灣海峽以及遼東半島。常見大風類型有熱帶氣旋大風、高壓后部偏南大風、冷鋒后偏北大風、雷雨冰雹大風、溫帶氣旋和低壓大風。冷鋒后部型天氣形勢是形成海上大風的重要天氣形勢之一。大風預報方法有天氣氣候學預報方法、統計學預報方法和模式直接輸出。高瑞華等[2]通過研究指出，20世紀70年代以后，渤海海峽大風不斷減小，大風減少的變化趨勢存在3個主要周期，分別為2～3、5～6、15～16年。楊雪艷[3]研究中國東北風的氣候變化得出，遼寧沿海地區是東北地區大風的多發地。王鳳嬌等[4]在分析山東北部沿海春季大風時發現，3 h變壓梯度不僅決定風力大小，還能確定大風區域。

1 資料與方法

本文運用天氣學原理，利用MICAPS常規資料，從大氣環流形勢、海平面氣壓、3 h變壓、細網格風場進行分析，同時結合營口地區地面氣象站及區域自動站資料進行分析。

2 天氣實況

2015年9月30日20：00至10月1日13：00，營口地區普降中到大雨，西南部暴雨。1日7：00—17：00營口地區各監測站都出現了陣風7級以上偏北風大風，平均最大風力9級，瞬時最大風力11級。這次大風天氣導致營口地區眾多樹木刮折刮倒、道路護欄刮壞、室外廣告牌四處亂飛。

3 形勢分析

從圖1（a）可以看出，前期歐亞大陸中高緯度環流比較平直，在巴湖地區有一股冷空氣逐漸發展，移到新疆地區勢力逐漸加強，從東北北部到華北中部為一個狹長的低壓帶，聚集了較強的冷空氣，冷中心強度為-32 ℃，這股冷空氣是貝加爾湖北部冷空氣和新疆地區冷空氣東移合并而成的，貝加爾湖北部冷空沿槽后不斷下滑，槽中有明顯冷平流。從圖1（b）可以看出，高空槽落后于地面鋒線，是典型的第一型冷鋒天氣。從圖1（c）可以看出，東北北部到山東半島有明顯的切變線和冷平流。從圖1（d）可以看出，冷鋒已經掃過營口地區，營口地區處于高壓前部，等壓線很密集，即有很強的氣壓梯度力很強。在河套地區有鋒區，鋒區移到龍江東南部至遼寧西部一帶，鋒區移出東北地區，移到日本半島一帶，大風天氣出現在冷鋒過境后。綜上可知，這是一次受深厚冷空氣影響帶來的一次較強冷鋒天氣過程。

4 大風預報方法

此次大風屬于冷鋒后偏北大風，適合利用天氣模型與物理量診斷相結合的方法。此次大風的產生主要是因為冷空氣堆積產生強氣壓梯度風，地面迅速加壓產生強變壓風，冷空氣下沉動量下傳。冷鋒后部型海上大風多發生于春季和冬季，冷鋒后部高壓前沿梯度最大的地方為大風發生區域，冷高壓強度越強，大風風速則越大，持續時間也越長。將北緯38°～42°、東經119°～125°作為沿海大風預報的要素關鍵區（地面、850 hPa、700 hPa），北緯34°～46°、東經113°～131°作為沿海大風預報的500 hPa關鍵區。應對區內位勢高度差、氣壓差、降水量、等高線數、地面變壓、變溫、溫度平流、渦度平流、垂直速度及穩定度等氣象要素進行統計分析。

利用高空圖分析冷平流的分布和強度，可反映冷空氣的活動情況。從圖1可以看出，500 hPa從東北北部到華北中部為一個狹長的低壓帶，700 hPa和850 hPa有對應的切變線，高空槽深厚。冷平流從500 hPa到地面一直存在，冷平流強。與地面冷鋒相配合的高空槽越深、槽后的冷平流越強，就越有利于大風在冷鋒后出現，冷平流最強區域所對應的位置即為大風區出現的位置。

鋒后有強冷空氣活動，鋒區的大氣斜壓性加強，環流加速度使冷空氣下沉、暖空氣上升。低層水平加速度由冷氣團指向暖氣團，使冷鋒后的偏北風加大。冷空氣下沉，動量下傳使鋒后地面風速加大[5]。此外，冷鋒后上空的冷平流使鋒后近地面層出現較大的正變壓中心，變壓風使地面風速加大，大風主要是出現在冷鋒后高壓前氣壓梯度力最大的地方。因此，需要分析地面鋒區、正負變壓大值區、中低層冷平流、負變溫中心、垂直速度、高低空槽和急流等。

冷鋒前后3 h變壓分布主要是由冷暖空氣的活動所引起的，3 h變壓數值是預報鋒后大風的良好指標。從圖2可以看出，10月1日2：00冷鋒前后正負變壓差值為7 hPa，鋒后偏北風在變壓梯度較大的正變壓中心附近為4級；5：00冷鋒前后正負變壓差值為9 hPa，鋒后偏北風在變壓梯度較大的正變壓中心附近為7級以上；8：00冷鋒前后正負變壓差值為11 hPa，鋒后偏北風在變壓梯度較大的正變壓中心附近為7級以上；11：00冷鋒前后正負變壓差值為10 hPa，鋒后偏北風在變壓梯度較大的正變壓中心附近為8級以上。因此，冷鋒前后3 h變壓正負中心的差值越大，風力則越強，大風出現在正變壓中心附近變壓梯度最大的地方。

綜合可知，3 h變壓正中心在遼西一帶，3 h變壓負中心在遼寧東北部到黃海一帶，正負中心差值>10 hPa，則未來營口陸地將出現7級以上偏北大風。此外，還應當注意地形和地理位置對大風的影響。

5 結論

（1）冷鋒過境型大風分析適用天氣模型與物理量診斷相結合的方法，鋒后有強冷空氣活動，鋒區的大氣斜壓性加強，加大冷鋒后的偏北風，大風主要是出現在冷鋒后高壓前氣壓梯度力最大的地方。

（2）冷鋒后大風區出現在冷平流最強區域所對應的位置，冷鋒前后3 h變壓正負中心的差值越大，風力則越強。大風區出現在正變壓中心附近變壓梯度最大的地方。

（3）營口陸地冷鋒后偏北大風風力>7級的判定方法：3 h變壓正中心在遼西一帶，3 h變壓負中心在遼寧東北部到黃海一帶，正負中心差值在10 hPa以上，則未來營口陸地將出現7級以上偏北大風。

6 參考文獻

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，2007：267-275.

[2] 高瑞華，王式功，張孝峰，等.渤海海峽長島風特性研究[J].太陽學報，2001，41（2）：729-731.

[3] 楊雪艷.中國東北地區風的氣候變化特征及大風的成因研究[D].蘭州：蘭州大學，2008.

[4] 王鳳嬌，趙坤，葛翔，等.“4.15”魯北沿海東北大風分析[J].安徽農業科技，2013，26（4）：729-731.

[5] 高松影，劉天偉.丹東地區大風氣候事實分析[J].氣象，2007，33（8）：98-103.