2017年2月盧氏縣寒潮暴雪天氣成因分析

莫愛勰 杜曉民 高雅妮 李潔梅

（盧氏縣氣象局，河南 三門峽 472200）

2017年2月盧氏縣寒潮暴雪天氣成因分析

莫愛勰 杜曉民 高雅妮 李潔梅

（盧氏縣氣象局，河南 三門峽 472200）

利用常規(guī)天氣觀測資料，應用天氣學原理診斷分析方法，對2017年2月河南省盧氏縣出現(xiàn)的寒潮暴雪天氣過程進行分析和總結，結果表明：500hPa圖上，沿烏山低槽后部的偏北氣流不斷引導新地島附近的冷空氣南下，在巴湖和天山北部經(jīng)過2次堆積加強，然后快速東移至河西地區(qū)為西路冷空氣；西西伯利亞地區(qū)的冷空氣沿貝湖附近的脊前偏北氣流下滑，在蒙古高原堆積加強，經(jīng)我國東北地區(qū)擴散南下，影響華北地區(qū)為東路冷空氣；東路引起回流的冷空氣，與西路冷空氣產(chǎn)生疊加效應，促使鋒區(qū)加強南壓；東亞大槽建立，槽后冷平流引導地面強冷空氣大力南下，寒潮爆發(fā)。強冷平流是造成強降溫的主要原因，850hPa冷平流出現(xiàn)的區(qū)域與強降溫的區(qū)域基本一致。此次暴雪天氣過程主要是由于西南急流將孟加拉灣暖濕空氣源源不斷地輸送到黃淮地區(qū)上空，以及低層回流冷性偏東氣流和地形的抬升作用，加之水汽的大值區(qū)與700hPa垂直速度大值區(qū)較好的配合而產(chǎn)生的。

寒潮；暴雪；冷平流；強降溫

寒潮天氣是我國主要災害性天氣之一。在寒潮天氣 過程中，常常伴隨有強降溫、低溫、霜凍、大風和雨雪等惡劣天氣現(xiàn)象［1-6］，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、人類健康等造成很大影響。很多研究結果表明［7-11］，隨著全球氣溫明顯升高，尤其是冬季增溫顯著［12］，我國各類寒潮的發(fā)生頻次呈減少趨勢，且強度減弱。許多學者分析影響我國的寒潮天氣成因后，歸納出冷空氣的源地、路徑和環(huán)流形勢，獲得了少許預報指標。而且大多數(shù)氣象工作者所作的個例分析都是針對春季［4-5，13-14］，冬季的較少。本文對2017年2月河南省盧氏縣一次寒潮暴雪天氣成因進行分析總結，希望能夠為今后寒潮暴雪天氣的預報預警和防御提供參考依據(jù)。

1 天氣實況

2017年2月21日寒潮過程前3天河南受暖低壓控制，盧氏地面升溫明顯，19日日平均氣溫達14.2℃，21日受強冷空氣影響，19-21日48h日平均氣溫下降15.8℃，且21日日最低氣溫為-2.4℃，達到寒潮標準。21日出現(xiàn)暴雪，6h降雪量13.1mm，積雪深度11.5cm。此次寒潮天氣過程屬于低槽東移型［1］，具有影響時間短、降溫幅度大，并伴有強降雪、大風等特點。

2 環(huán)流形勢分析

2.1 500hPa環(huán)流形勢及演變特征

2月19日08:00 500hPa高空圖上顯示（見圖1a），亞歐高緯度為槽脊明顯的經(jīng)向型，我國北緯30°～40°為氣流較平直的緯向型。在新地島附近有一冷渦，中心強度496dagpm，對應的冷中心溫度達-48℃。這一地區(qū)正是造成河南省寒潮的關鍵區(qū)［15］。烏拉爾山（以下簡稱烏山）南端至里海和巴爾喀什湖（以下簡稱巴湖）北部有一冷中心，強度為-36℃。烏山低槽后部的偏北氣流不斷引導冷空氣南下，在巴湖北部的槽內(nèi)及槽后堆積加強，并緩慢東移。西西伯利亞地區(qū)也有一冷渦，中心溫度為-44℃，沿西西伯利亞到貝加爾湖（以下簡稱“貝湖”）的脊前偏北氣流下滑的冷空氣，在蒙古鏡內(nèi)堆積加強。青藏高原伸向巴湖東部有一溫度脊，脊前暖平流促使中緯度環(huán)流由緯向型向經(jīng)向型轉(zhuǎn)變。20日08:00 500hPa高空圖上顯示（見圖1b），不斷分裂南下的冷空氣東移至天山北部再次堆積加強，槽內(nèi)冷中心強度達-40℃。貝湖脊前偏北氣流引導冷空氣南下影響我國東北地區(qū)。此時高緯度為“兩槽一脊”型，東北地區(qū)的槽后暖平流與高原東部溫度脊前的暖平流疊加，由于暖平流的加壓作用，在河套地區(qū)形成高壓脊，引起我國上空經(jīng)向環(huán)流加強，引導北方冷空氣不斷向南輸送。21日08:00 500hPa高空圖上顯示（見圖1c），天山北部堆積的冷空氣大舉南下，鋒區(qū)加強南壓，低槽引導冷空氣至河西走廊和高原東部。21日20:00 500hPa天氣圖上顯示（見圖1d），隨著高空南、北支槽同位相疊加快速東移，東亞大槽建立，位于內(nèi)蒙東部、山西至陜南一帶，槽后冷中心位于貝湖地區(qū)，中心強度仍為-40℃。溫度槽位于貝湖至蒙古高原一帶，明顯落后于高度槽，東亞大槽在槽后西北冷空氣的作用下發(fā)展加深，引導北方強冷空氣深入南方，造成盧氏縣出現(xiàn)寒潮。

圖1 2月19日08：00-21日20：00 500hPa高空圖

2.2 影響系統(tǒng)的生成、發(fā)展、移動路徑及寒潮爆發(fā)

2月19日14:00地面圖上顯示（見圖2a），冷鋒東移至天山一帶，有一中心強度為1 045.0hPa的強冷高壓位于巴湖地區(qū)，其在東移過程中不斷擴散冷空氣南下在天山以北堆積加強。另一中心強度為1 040.0hPa的冷高壓處于貝湖西南部，此冷高壓東移南壓至蒙古境內(nèi)堆積加強。20日08:00（見圖2b），地面冷高壓主體已移至北疆地區(qū)，中心氣壓值達1 047.5hPa，對應500hPa高空冷中心強度達-40℃，冷空氣前沿越過天山，影響內(nèi)蒙古地區(qū)西部及西北地區(qū)東部。貝湖地區(qū)的冷高壓南壓到蒙古高原東部，中心強度達1 042.5hPa，影響我國內(nèi)蒙古地區(qū)東部、河北、山西及河南北部。另外，從圖2a上可以看出，盧氏縣在2月19日14:00受較強的暖低壓控制，20日08:00暖低壓西南移，轉(zhuǎn)受四川至河套的暖倒槽控制，地面升溫明顯（見圖2b）。21日08:00鋒區(qū)南壓至西藏、青海南部、四川一帶，西路冷空氣東移南壓至河西走廊地區(qū)，東路冷空氣從我國東北地區(qū)擴散南下至華北地區(qū)（見圖2c）。同時，東路冷空氣引起回流，與西路冷空氣產(chǎn)生疊加效應，配合高空低槽、切變線、低空急流（圖略）的共同作用，造成盧氏縣出現(xiàn)暴雪天氣過程。21日20:00，鋒區(qū)加強南壓至30°N附近（見圖2d），從圖1d可以看出，500 hPa圖上東亞大槽建立，槽后冷平流引導地面強冷空氣大力南下，導致盧氏縣氣溫驟降，寒潮爆發(fā)。

3 強降溫成因分析

某地溫度的變化可用熱流量方程來表示：

其中，右端第3項為變壓和氣壓平流引起的溫度變化，局地變化很小，在實際預報中可以不考慮。第2項為垂直運動對局地氣溫變化的影響，由于近地層W可近似為0［16-17］，因此某地溫度變化主要決定于溫度平流（-V·▽T）和非絕熱因子［（1／Cp）（dQ／dt）］的作用。溫度平流應考慮平流冷暖性質(zhì)和強度。非絕熱因子考慮輻射、水汽凝結、蒸發(fā)和地面感熱對氣溫的影響，氣溫的非絕熱變化主要表現(xiàn)為氣溫的日變化和氣團變性。在本次寒潮過程中，由于有大范圍的鋒面云系覆蓋，天空狀況為陰天，太陽輻射和地表輻射引起的氣溫日變化較小，因此氣溫驟降的主要原因是由強冷平流造成的。21日20:00，850hPa黃淮地區(qū)出現(xiàn)-14℃×10-6/s的冷平流，在強烈的冷平流作用下，盧氏縣出現(xiàn)強降溫，降溫幅度達15.8℃以上。此外，南下冷空氣與南支槽前暖濕氣流交匯，造成盧氏縣在出現(xiàn)大范圍降溫的同時出現(xiàn)強降雪天氣。

圖2 2月19日和21日地面氣壓場

4 強降雪成因分析

此次過程盧氏縣出現(xiàn)了強降雪天氣，從水汽條件看，700hPa槽前存在明顯的西南暖濕急流（圖略），中心風速超過20m/s，將孟加拉灣的暖濕空氣源源不斷地輸送到黃淮地區(qū)，使該地區(qū)700hPa的比濕達到4g/kg，局部地區(qū)超過7g/kg。從垂直運動條件看，低層回流冷性偏東氣流，在低層形成冷墊，加強低層氣流的抬升。而盧氏縣地形西高東低，東風氣流被迫爬升，增強系統(tǒng)抬升。水汽的大值區(qū)與700hPa附近-60Pa/s的垂直速度大值區(qū)配合較好，在這種配置下盧氏縣出現(xiàn)顯著的降溫，同時出現(xiàn)了強降雪天氣。

5 結論

①2017年2月盧氏縣寒潮天氣過程屬低槽東移型。在500hPa圖上，沿烏山低槽后部的偏北氣流不斷引導新地島附近的冷空氣南下，在巴湖和天山北部經(jīng)過2次堆積加強，然后快速東移至河西地區(qū)為西路冷空氣。西西伯利亞地區(qū)的冷空氣沿貝湖附近的脊前偏北氣流下滑，在蒙古高原堆積加強，經(jīng)我國東北地區(qū)擴散南下，影響華北地區(qū)為東路冷空氣。東路引起回流的冷空氣，與西路冷空氣產(chǎn)生疊加效應，促使鋒區(qū)加強南壓。東亞大槽建立，槽后冷平流引導地面強冷空氣大力南下，寒潮爆發(fā)。

②強冷平流是造成強降溫的主要原因，850hPa冷平流出現(xiàn)的區(qū)域與強降溫的區(qū)域基本一致。

③此次暴雪天氣過程主要是由于西南急流將孟加拉灣暖濕空氣源源不斷地輸送到黃淮地區(qū)上空，以及低層回流冷性偏東氣流和地形的抬升作用，加之水汽的大值區(qū)與700hPa垂直速度大值區(qū)較好的配合而產(chǎn)生的。

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Cause Analysis of Cold Wave and Snowstorm in Lushi County in February 2017

Mo Aixie Du Xiaomin Gao YaniLi Jiemei
（Lushi Meteorologyical Bureau，SanmenxiaHenan 472200）

Based on the conventional weather observation data and the diagnostic analysis method of synop?tic principle,the cold wave and snowstorm weather process in Lushi county of Henan province in February 2017 was analyzed and summarized.The results showed that:On the 500 hPa chart,the cold air was near the island,the northerly air flow along the back of the lower trough of the Wushan mountains continuously guidedthe cold air southward,and it was strengthened by two stacking in the northern part of Bahu and Tianshan Mountains,and then rapidly movedeastward to the Hexi area,which was the cold air of the West road;The cold air in the West Siberia region descendedalong the ridge near the lake bei,on the Mongolia plateau,the deposits strengthened and spread southward through the northeast of china,it affectedthe cold air in the east of North china;The cold air caused by the east route hada superposition effect with the cold air in the West road,Intensify frontal pressure in frontal zone;The large trough in East Asia was es?tablished,and the cold advection after the trough guided the strong cold air from the ground to the South and the cold tide erupt.Strong cold advection was the main cause of strong cooling,the area of cold ad?vection of 850 hPa was basically consistent with the region of strong cooling.The snowstorm process was mainly due to the warm air over the bay of Bengal Everfount southwest jet transported to Huang Huai over the area,and the low level of return cold easterly flow and topography uplift,and the large value ar?ea of water vapor and 700 hPa vertical velocity of the high value of good coordination arising.

cold wave；snowstorm；cold advection；strong cooling

P458.122

A

1003-5168（2017）12-0157-04

2017-11-05

莫愛勰（1962-），女，本科，工程師，研究方向：天氣預報。