2017年10月固原一次大到暴雪型寒潮天氣過程分析

余文梅 馬國濤景 博龔曉麗 何 云

（1.中國氣象局旱區特色農業氣象災害監測預警與風險管理重點實驗室，寧夏 銀川 750002；2.寧夏氣象防災減災重點實驗室，寧夏 銀川 750002；3.固原市氣象局，寧夏 固原 756000）

寧夏位于西北地區東部，寒潮天氣對農牧業、工業、交通等影響較大，是寧夏災害性天氣之一。根據中國氣象局最新業務規范并結合實際情況，寧夏寒潮標準定義為：24h或48h日平均氣溫下降10℃ 或12℃及以上，且最低氣溫在5℃以下并伴有大風、降水或沙塵暴[1]。寧夏寒潮多發生于春季，占寒潮總次數53.6%，秋季次之，冬季最少。針對寒潮天氣，寧夏氣象工作者對本區的寒潮天氣進行了分析研究，得出了一些研究成果[2-7]。

本文利用micaps、區域自動站等常規資料和ncep資料，對2017年10月7日至10日的寒潮、大到暴雪、霜凍天氣過程的環流形勢及物理量進行了分析。以期進一步提高對寒潮的科學認識，以提高寧夏寒潮天氣的預報能力。

1 天氣實況

圖1 2017年10月7日20時至10日08時累積降水量

受西伯利亞—巴湖東移南壓擴散冷空氣的影響，2017年10月7～10日固原市先后出現了寒潮、中雨轉暴雪、霜凍天氣。

1.1 降水實況

2017年10月7日20時至10日08時，固原全市出現了一次中雨轉大雪的天氣。累積降水量普遍在13.2～49.9mm之間，最大降水量出現在彭陽縣孟虎山莊為49.9mm。這次大的降水帶出現在中東部，降雪出現在9日夜間，積雪厚度普遍在3～5cm。

1.2 溫度實況

相較于6日，7日最低氣溫、最高氣溫、平均氣溫明顯升高（圖略），之后氣溫呈直線式下降。到10日最高氣溫開始回升，但最低氣溫和平均氣溫達到最低，9日清晨原州區、隆德、涇源出現霜凍，10日清晨全市出現霜凍。

表1 固原各站7～9日平均氣溫下降幅度

由表1可看出，9日固原全市平均氣溫與7日相比下降8～12℃，各站日平均氣溫48h降幅為：原州區11.2℃、西吉 10.3℃、隆德 9.2℃、涇源 10.4℃、彭陽8.8℃，三站（原州區、西吉、涇源）達到寒潮標準，最大降溫幅度出現在原州區。

2 高低空環流形勢及主要影響系統分析

2.1 500百帕環流形勢

降水前期，歐亞中高緯度呈兩脊一槽型，烏拉爾山有一高壓脊，西西伯利亞至巴爾喀什湖有一冷渦，在貝加爾湖東部有一弱脊，這樣就形成了“東高西低”的降水形勢。之后西伯利亞冷渦逐漸緩慢旋轉東移南壓，冷中心維持在-36℃，中緯度氣流較平直，副熱帶高壓逐漸北抬，徑向環流逐漸加大（如圖2a）。到8日08時副熱帶高壓脊北抬至40℃附近，副高外圍形成西南大風速帶，最大風速達到22m/s，暖平流加大，鋒區壓至東北北部至新疆北部。到8日20時冷渦南壓至新疆北部，之后冷渦之間東移。至10日08時低渦移動至蒙古中部（如圖2b），寧夏處于冷渦底部，固原已處于西北氣流中，降水趨于結束。

圖2 a.2017年10月7日20時500hPa高度場;b.2017年10月10日08時500hPa高度場

2.2 700百帕天氣系統分析

降水前期有溫度脊自河套向東北方向伸展，到7日20時溫度脊明顯減弱（圖略），在甘肅南部至河套有一冷切，低空急流也北抬至重慶至陜西東南部，配合高空淺槽的影響，降水開始。8日20時冷切依然壓在固原上空（圖略），低空急流東移難退至陜西南部，至9日20時冷切移出固原（圖略），轉為西北氣流。

2.3 地面天氣系統分析

6日20時西北地區東部已有熱倒槽形成，冷鋒壓在新疆北部，冷高壓處于巴爾喀什湖附近，冷高壓中心值達到1039百帕。之后巴爾喀什湖附近的冷高壓緩慢東移并加強，倒槽維持少動并明顯加強，且有冷空氣沿內蒙古西部分裂南下進入河西、青海。于7日14時在西川與甘肅交界處形成低壓，低壓中心值達1007百帕，冷高壓加強至1044百帕，冷鋒移動至貝加爾湖至新疆中部。之后冷空氣開始擴散南下，至8日20時倒槽減弱南退，在河套西側至黑龍江西北部形成一東北西南向副冷鋒，冷高壓母體移動到蒙古境內，中心值達到1052百帕。9日08時副冷鋒壓在固原，冷高壓母體一直在蒙古境內，到9日20時副冷鋒已移出固原。

3 診斷分析

3.1 溫度、海平面氣壓對比分析

通過分析（圖略），得出在過程前期固原各縣區都存在潮前回暖現象，氣壓降低的時候氣溫回升，兩者存在負相關性，且達到寒潮的3站的過程氣壓差都在21～26hPa。由于擴散冷空氣的影響，8日氣溫開始明顯下降，氣壓明顯升高，在9日氣壓達到最大，9日夜間氣溫達到最低，10日白天天空放晴，氣溫回升。

3.2 700hPa溫度平流

通過分析冷平流（圖略），可知自9日白天冷平流開始影響固原，冷平流呈東北西南向帶狀分布，向東南偏東方向移動。9日夜間至10日08時，固原處于-10℃/s的冷平流中心，10日白天依然受冷平流的影響，但是強度逐漸減弱。由于10日白天天空放晴，由于太陽輻射作用，氣溫有所回升。

3.3 水汽條件

充沛的水汽條件是產生大降水的必要條件。通過點（36N，106E）作相對濕度垂直剖面和比濕垂直剖面（圖略）,可看出，7日夜間從低層至高層空氣都達到了飽和，濕層深厚，從降水實況看，7日夜間降水量也相對較大，8日08時開始，濕層厚度迅速下降至500hPa，高層相對濕度迅速下降至20%左右，8日白天至9日白天中低層空氣處于飽和狀態。9日20時開始濕層厚度迅速升高至250hPa，降雪也是出現在9日夜間，到10日08時，中低層相對濕度迅速下降至10%左右，之后天空開始逐漸放晴。

7日20時至8日20時，700hPa比濕維持在9g/kg左右，之后比濕開始逐漸下降。到9日20時，700hPa比濕迅速下降至5g/kg，至10日08時比濕下降至3g/kg。而在7日20時至10日08時，500hPa比濕先降后升再降，在7日20時至8日20時，500hPa比濕由4g/kg下降至2g/kg，之后又開始逐漸升高，在9日08時至9日20時，500hPa比濕維持在4g/kg左右，到9日后半夜，500hPa比濕和700hPa比濕一樣迅速下降，而降水也開始逐漸結束。

3.4 垂直速度

當水汽條件具備后，還必須有使水汽冷卻凝結的條件，才能形成降水。對降水來說，促使水汽冷卻凝結的主要條件是上升運動。通過點（36N，106E）作垂直速度剖面（圖略），發現從7日20時至10日08時，除8日08時至8日14時這段時間外，高低層的垂直速度都為負值，表明整層大氣呈上升運動。在8日20時至9日08時和9日20時至10日08時這兩個時段分別存在兩個垂直速度大值中心，中心值分別為-0.35pa/s和-0.4 pa/s，大值中心分別處于700hPa附近和500hPa附近。這為此次中雨轉大到暴雪的產生提供了有利的動力條件。

3.5 溫度廓線

通過點（36N，106E）作溫度廓線（圖略），可看出在7日20時至9日20時之間，700hPa由8℃左右開始逐漸下降，至9日20時700hPa溫度已下降至2℃左右，而500hPa溫度在這段時間內基本維持在-5℃左右，在這期間固原的降水相態為液態。9日20時之后700hPa至500hPa溫度開始迅速下降，700hPa溫度在9日夜間下降至0℃以下后又有所回升，而500hPa溫度下降至-10℃左右，大到暴雪也是出現在9日夜間。在水汽條件和動力條件都滿足的條件下，就要看中低層氣溫情況，而正是在9日夜間中低層溫度的降低，并且滿足了一定的條件，因此在9日夜間出現了降雪，而不是之前。

4 總結

4.1 此次過程環流形勢呈“東高西低”的有利于降水的環流形勢，西西伯利亞冷渦旋轉東移南下，冷渦后部西北氣流引導冷空氣東移南下，導致氣溫大幅降低形成寒潮天氣。而低空偏南急流的建立為此次降水的發生提供了充沛的水汽，高空槽、地面冷鋒、切變線為此次降水的發生提供了較好的動力條件。

4.2 通過對物理量的分析得到，深厚的濕層和中低層較好的比濕是此次中雨轉大到暴雪的重要因子，整層大氣呈上升運動為此次過程提供了很好的動力條件。

4.3 此次過程進入關鍵區（90°～110°E，38°～55°N）的地面冷高壓中心強度達到1052hPa，且達到寒潮的3站 （原州區、西吉、涇源）的過程氣壓差都在21～26hPa。

4.4 此次過程前期存在潮前回暖現象，前期的潮前回暖為后期寒潮的出現提供了有利條件。

4.5 降水相態是秋冬季過渡時期降水預報所重點考慮的，中低層氣溫變化及變化時間是造成降水相態預報難的重要原因，此次過程也是由于對此估計錯誤而造成對雨雪轉換時間預報偏差較大。

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