2014-04-23寒潮天氣成因分析

和 揚，王清平，浦捷雯，沙艷萍

（民航新疆空中交通管理局阿克蘇站，新疆 阿克蘇地區 843001）

寒潮是我國冬春季嚴重的災害性天氣之一，是一種大規模的強冷空氣活動過程，其主要特點是劇烈降溫和大風，往往會給工農業生產、交通電力和人民生活等造成不利的影響。因此，做好寒潮天氣預報服務，采取積極防范措施有一定的現實意義。國內在寒潮天氣及其影響方面的研究成果很多。在20世紀50年代，國內就形成了經典的東亞寒潮理論。新疆有關寒潮天氣的科研成果集中體現在1987年出版的《新疆短期天氣預報指導手冊》[1]中。該手冊介紹了新疆寒潮的發生時段主要集中在春季，其次是秋季，冬季最少；冷空氣入侵的路徑主要有4條，即西方路徑、西北路徑、北方路徑和超極地路徑，其中，春秋兩季，西北路徑最多，占56%；冬季，西方路徑最多，約占47%；北方路徑主要出現于冬春兩季；超極地路徑次數少，主要發生在春季。2014-05-22—25的寒潮天氣過程發生在春季，冷空氣沿西方路徑向南爆發，導致新疆大部寒潮天氣，這在近年寒潮天氣過程中屬罕見。本文通過分析此次強寒潮天氣，檢驗數值預報對此次寒潮天氣的預報能力，以期為預報員提供有益的參考。

1 資料和方法

本文利用常規天氣觀測資料、美國國家環境預報中心和美國國家大氣研究中心（NCEP/NCAR）NCEP/NCAR 1°×1°網格點逐6 h再分析資料，采用天氣學原理和天氣動力學診斷分析方法，對2014-05-22—25出現在新疆的強寒潮天氣過程進行分析。寒潮標準根據國家標準GB/T 1987—2008中的相關規定，即24 h內日最低氣溫下降幅度≥8℃，或48 h下降幅度≥12℃，或72 h下降幅度≥12℃。過程最低氣溫應下降到4℃或以下，或觀測有霜出現。

2 天氣實況

2014-05-22—25，受烏拉爾山南下的冷空氣和西南暖濕氣流的共同影響，新疆出現了2014年春季首次大范圍雨雪風沙的強寒潮天氣。北疆大部、天山山區出現明顯的雨轉雨夾雪天氣，其中，伊犁河谷、烏魯木齊、天山東段出現暴雪中心（24 h降雪量≥12.1 mm），降水相態復雜。南疆地區出現大范圍的大風、沙塵天氣。

2014-04-22T16：00（北京時，以下同），受小股冷空氣影響，烏魯木齊機場出現西北陣風，最大風速15 m/s，出現了持續12 min500 m的沙暴天氣。2014-04-23T02：07，出現了平均風速8 m/s、陣風15 m/s、瞬間最大風速17 m/s的西北大風，并伴隨800 m的沙暴，03：30出現小陣雨，03：30—04：00，0.5 h內溫度下降4℃，氣壓陡升3 hPa。05：00由小雨轉為雨夾雪，05：30—07：00維持中雪，07：30轉為小雪并伴有400 m的大霧天氣，上午受高空槽過境的影響，大雪、中雪、小雪交替出現，11：37本場出現400 m大雪，降雪持續到12：00結束。此次強寒潮天氣造成本場降水量為11.4 mm，過程降水量達到大到暴量，最低溫度24 h下降15℃，最低溫度降至－2℃。受翻山大風影響，喀什機場2014-04-23T21：20—23：00出現塵暴，并伴有最大15 m/s的西北大風，主導能見度最低400 m；庫車機場2014-04-23T00：00—09：00出現沙暴，23：00—24：00出現塵暴，并伴有平均最大風速20 m/s、最大陣風27 m/s的西北大風，主導能見度最低100 m；阿克蘇機場2014-04-23T00：05—03：19出現塵暴，伴有平均最大風速15 m/s、最大陣風22 m/s的西北大風，能見度最低50 m。哈密機場2014-04-23T01：19—16：00出現沙暴，伴有最大平均風速23 m/s、最大陣風30 m/s的偏東大風，主導能見度最低50 m；庫爾勒機場2014-04-23T00：00—12：00出現了塵暴、沙暴，伴有最大平均風速14 m/s的偏東大風，主導能見度最低50 m；和田機場2014-04-23T23：56受東灌影響，出現了浮塵，主導能見度最低50 m。此次天氣過程對農業、交通造成較大的影響。寒潮天氣過程如圖1所示。

3 大尺度環流背景分析

500 hPa，2014-04-20T08：00，東歐地區處于西北-東南向的高壓脊區控制，烏拉爾山一帶處于西北氣流控制，西西伯利亞至中亞地區有短波槽活動，隨著東歐脊北挺，使得烏拉爾山北側的冷空氣逐漸南下；2014-04-21T20：00，在烏拉爾山東側形成明顯的烏拉爾大槽，隨后烏拉爾山大槽不斷南壓；2014-04-22T08：00，高空槽位于咸海-巴爾喀什湖地區，槽后偏北氣流比較強，達到44 m/s，20：00烏拉爾山大槽分為南北兩支，北支槽東移，南支槽東移南壓至巴爾喀什湖地區，新疆區域受槽前偏西及西南氣流控制，北疆西部國境線有明顯急流，且最大風速可達40 m/s，并有風速輻合，22日夜間開始影響北疆地區。2014-04-23T08：00，高空槽位于北疆地區中部，沿天山一帶及北疆東部地區降水持續，2014-04-23T20：00，槽位于烏魯木齊以東地區，主要影響東疆地區。

圖1 寒潮天氣過程圖

在地面圖中，2014-04-21T08：00烏拉爾山-里海-咸海一帶開始形成明顯的高壓，高壓中心位于烏拉爾山北側，中心值1 030 hPa，在高空引導氣流的帶動下高壓逐漸東南下。2014-04-21T20：00，高壓前沿進入南疆西部以西的中亞地區，在巴爾喀什附近生成低壓；2014-04-22T02：00，高壓前部進入伊犁河谷-南疆西部山區；2014-04-22T14：00，高壓前部進入北疆地區，南疆西部山區附近氣壓梯度繼續加強，高壓中心位于烏拉爾山南側，中心加強至1 035 hPa。隨著高壓進一步東移，2014-04-23T02：00，新疆區域處于高壓前部，高壓中心增強至1 040 hPa，這在春季非常罕見，天山山區氣壓梯度明顯加密，23日夜間喀什、阿克蘇、庫車機場出現明顯翻山大風。2014-04-23日白天，冷空氣進入東疆地區，東灌天氣開始，南疆地區出現大范圍的沙暴、塵暴、揚沙、浮塵天氣。2014-04-22T20：00，2014-04-23T08：00，500 hPa高空形勢如圖2所示。

4 診斷分析

4.1 溫度平流

從圖3 2014-04-22T20：00—2014-04-23T14：00 850 hPa冷平流分布圖上可知，2014-04-22T20：00，新疆區域大部處于弱平流控制，強度為－10×10-4℃/s，北疆西部國境線開始冷平流強度加大，冷平流中心位于巴爾喀什湖東北側，強度達到－40×10-4℃/s。

圖2 2014-04-22T20：00，2014-04-23T08：00，500 hPa高空形勢圖

2014-04-23，冷平流開始侵入新疆區，北疆大部、南疆西部冷平流明顯加強，中心位于伊犁河谷，強度為－50×10-4℃/s。2014-04-23T08：00，冷平流范圍進一步擴大，新疆區域大部已被冷平流控制，但中心強度比02：00有所減弱，北疆大部處于－30×10-4℃/s，且－40×10-4℃/s-1區域明顯擴大。此時，北疆地區降溫也最為明顯，2014-04-23T03：00—04：00，烏魯木齊降溫達4℃，14：00，冷平流中心逐漸東移至東疆地區，北疆地區、南疆東部、東疆地區處于－20×10-4℃/s范圍，此后冷平流逐漸減弱，新疆區域大部開始升溫。

圖3 2014-04-22T20：00—2014-04-23T14：00，850 hPa冷平流演變圖

4.2 水汽條件

北疆地區的強降雪天氣離不開充足的水汽，分析整層水汽通量圖可知，2014-04-22T20：00，鋒區主要位于西部國境線附近，且水汽通量比較大，水汽通量中心位于南疆西部以西地區，強度為10 g/（cm·s·hPa）。隨著鋒區進一步東移南壓并維持，2014-04-23T02：00，新疆區域大部受西北氣流控制，水汽進一步輸送至新疆地區，水汽通量在新疆區域分為兩部分，北支大值區主要位于北疆地區，強度為8 g/（cm·s·hPa）。南支強度同北支。2014-04-23T08：00，水汽進一步東移，水汽通量大值區也隨之東移。2014-04-22 T20：00—2014-04-23T08：00，1 000～300 hPa整層水汽通量演變如圖4所示。

4.3 動力條件

沿44°N做氣壓垂直速度的剖面圖，從中可以看出，2014-04-22T02：00，80°～90°E 500 hPa以下為上升氣流區，最大中心位于850 hPa附近，強度為－1.5×10-1.Pa/s。隨著系統東移，2014-04-23T08：00，上升運動區也隨之東移，且上升運動隨著高度升高向西傾斜，這與鋒區走向較為一致。08時上升運動加強，且高度升高，400 hPa以下為上升區，最大上升區位于850 hPa，－1.5×10-1.Pa/s厚度加大，為降水提供了較好的動力條件。2014-04-22T20：00，2014-04-23T08：00氣壓垂直速度如圖5所示。

圖 4 2014-04-22T20：00—2014-04-23T08：00，1 000～300 hPa整層水汽通量演變圖

5 衛星云圖分析

分析云系分布及走向、發展可知，2014-04-22T20：00，高空槽云系主要位于巴爾喀什湖-西部國境線附近，且云系高度相對比較低，云帶比較分散，北疆西部塔城、阿勒泰等地有零散的中高云，隨著系統東移，高空槽云系逐漸密實，2014-04-23T02：00，高空槽云系主要位于北疆地區中部，烏魯木齊地區處于高空槽云系前部，有不穩定云系活動，降水也開始加強,；2014-04-23T08：00，高空槽云系進入東疆地區，烏魯木齊處于其尾部，云系后部殘留有低云，高空槽過境烏魯木齊時，烏魯木齊地區降雪加大，2014-04-23T14：00，東疆地區的高空槽云系開始逐漸分散，在衛星云圖中清晰可見東灌天氣造成的浮塵、揚沙開始西進，浮塵邊界、強度清晰可見。在衛星云圖中可明顯檢出系統移動方向，且可以較好地監測沙塵的移動。2014-04-22T20：00—2014-04-23T17：00衛星云圖如圖6所示。

6 結論

此次強寒潮天氣主要是由烏拉爾山附近的強冷空氣南下，配合副熱帶南支暖濕氣流北上，在北疆地區匯合造成北疆大部大風、雨雪、強降溫天氣。南疆地區主要受冷空氣影響，出現大范圍的翻山風、沙塵天氣。

分析此次過程的溫度平流、水汽條件、動力條件可知，強的冷平流使得高空鋒區加強，充足的水汽為北疆雨雪天氣提供水汽條件，強有力的動力條件使得水汽更好地抬升并凝結釋放。從衛星云圖中可以清晰看出高空系統的移動走向及發展加強，并能清晰看出東灌天氣的沙塵發生、發展、移動路徑，這對于沒有氣象觀測的地方有較好的監測效果。

參考文獻：

［1］張家寶.新疆短期天氣預報手冊［M］.烏魯木齊：新疆人民出版社，1986.

［2］趙俊榮，郭金強，田惠萍.2008年4月天山北坡一次強寒潮天氣成因分析［J］.氣象與環境學報，2010，26（01）：54-58.

［3］牛若蕓，喬林，陳濤，等.2008年12月2—6日寒潮天氣過程分析［J］.氣象，2009，35（12）：74-82.