青海省一次春季大風天氣過程分析

嚴繼云 吳登成 任強

摘要? ? 本文基于高空、地面和探空資料，對2015年2月27日至3月2日發生在青海地區的春季大風過程進行了分析。結果表明，蒙古冷槽及其槽底的西風急流，是造成3月1—2日大風天氣的主要影響系統;2月27—28日的大風天氣是由強冷空氣快速過境造成的典型冷鋒型大風，而3月1—2日的大風天氣是一次典型的大范圍、持續時間較長的高空動量下傳型大風天氣過程;強盛的高空急流為高空動量下傳至地面產生大風提供了高空動力條件，午后至傍晚近地面層快速升溫為動量下傳型地面大風的產生創造了地面熱力條件;海拔越高，就越接近急流帶，高空動量越容易下傳至近地面，從而導致風速更大。

關鍵詞? ? 大風;冷鋒;高空急流;動量下傳;青海省

中圖分類號? ? S161.7? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）14-0187-03

天氣現象中，一般將平均風速達到6級（10.8～13.8 m/s）或瞬時風速達到或超過17.0 m/s的風，稱為大風[1]。我國的大風以春季最多，夏季較少[2]。從地區分布來看，北方多于南方[3-5]。青藏高原由于海拔高、地形特殊、植被稀疏等原因，發生大風天氣的頻次遠遠高于我國同緯度其他地區，大風天氣發生時還會伴隨寒潮、沙塵、降雪等災害性天氣[6]，對于本就生態脆弱的青藏高原來說無疑是雪上加霜，同時也給當地農牧業帶來不小的損失。本文對2015年青海省出現的一次全省性春季大風、寒潮天氣過程進行了診斷分析，研究了青海省冷鋒型大風和動量下傳型大風天氣的不同特征。研究結果對青海省大風類型分型及災害研究可提供參考。

1? ? 天氣實況特征

2015年2月27日至3月2日青海大部出現一次春季大風天氣，并伴有寒潮、降雪及揚沙天氣過程。從2月27日開始吹風天氣，當日就有13站次出現大風，28日出現大風的范圍有所減小，只有9站次出現大風，但各站的風速增強，如17：00的曲麻萊站（56021）出現過程最大風速28 m/s，3月1日和2日青海省大風天氣繼續維持，并且明顯加強，3月1日大風出現21站次，3月2日大風出現24站次，至3日青海省除個別高海拔站點維持大風天氣外，大部分地區的大風天氣基本結束（圖1）。過程期間，27—28日格爾木（52818）一直持續浮塵天氣，海西東部、黃南南部等地17站次出現小到中雪量級的降雪天氣，海西東部、海北北部、海南南部、黃南南部及玉樹果洛共16站次出現了寒潮天氣，其中野牛溝（52645）24 h變溫達到了-16 ℃，為最強，2日20：00河南（56065）出現揚沙天氣（圖2）。

此次大風天氣有4個明顯特征：一是大風出現范圍廣，全省共有28個測站出現大風天氣;二是大風持續時間長，自2月27日從五道梁（52908）開始出現大風至3月2日夜間大風天氣結束，共持續4 d;三是造成復雜伴生天氣，除大風天氣外，還伴有寒潮、降雪以及揚沙等復雜天氣;四是日變化明顯，晝強夜弱。以五道梁（52908）作為此次過程中的指標站進行分析，大風在14：00—20：00最強，風速逐漸增大，入夜后趨于減小，到凌晨時風速最小，次日午后風速再次增強，具有明顯的晝強夜弱的特征。

2? ? 影響系統

2.1? ? 高空影響系統

500 hPa高空亞歐大陸中高緯度為一槽一脊型，1日8：00青海省受蒙古冷槽底強盛西北氣流控制。隨著極地冷空氣補充進槽區，蒙古冷槽逐步南壓，另外受副熱帶高壓加強影響，青藏高原暖脊發展，在南北系統的共同影響下，至1日20：00，青海省北部至河西走廊一帶高空鋒區顯著增強，急流帶風速明顯增大，為動量下傳形成大風天氣提供了良好的前提條件（圖3）。2日8：00，蒙古冷槽主槽南壓東移，其槽底強盛的西北氣流影響到青海省北部地區，至3日8：00東移出青海省。此次過程期間，青海省主要受強盛的西北氣流影響，沱沱河（56004）、都蘭（52836）、西寧（52866）3站的風速基本都在20 m/s以上，2日8：00西寧（52866）的風速達到了32 m/s。由此可見，蒙古冷槽及其槽底的西風急流，是造成1—2日大風天氣的主要影響系統。

2.2? ? 地面影響系統

從2月26日20：00開始，在南疆堆積的強冷空氣翻越阿爾金山脈后分為兩股[7]，第一股冷空氣從河西走廊東移，27日5：00已通過河西走廊開始下滑，之后從民和倒灌進入青海省東部，第二股冷空氣入侵青海海西西西部，26日23：00到達冷湖一線，27日2：00到達海西中部大柴旦—格爾木—小灶火，至5：00影響到海西中部一帶，8：00到達德令哈—烏蘭—都蘭一帶（圖4），冷空氣對青海的控制直到3月1日早晨減弱消散。此次冷空氣有如下主要特征：一是入侵速度快，從20：00左右翻越阿爾金山脈從海西入侵至影響全省大部分地區，僅用12 h左右。二是強度強，從ΔP24變壓分析，2月28日8：00，柴達木盆地東部至河湟谷地的ΔP24普遍在7～11 Pa之間，其中循化站最強達11 Pa。從ΔT24變溫分析，27日、28日站點降溫幅度普遍在4～16 ℃之間，其中共有16個站點降溫幅度ΔT24≥8 ℃，達到寒潮標準，野牛溝（52546）降溫幅度最大，達ΔT24=16 ℃，同德（52957）降溫幅度ΔT24=11 ℃，澤庫（52968）與河南（56065）降溫幅度ΔT24=10 ℃;三是影響范圍廣，全省大部分地區均受不同程度冷空氣影響，由此可見，2月27—28日的大風天氣是典型的冷鋒型大風。

3月1日開始至2日，青海省大部冷空氣快速消退，轉為晴好天氣，近地面層吸收大量太陽輻射集聚能量，使近地面氣溫快速升高。分析3月1日的最高氣溫及ΔT24，受晴空太陽輻射影響，地面溫度快速升高，全省溫度均升至0 ℃以上，其中升幅較大的站點（ΔT24≥6 ℃）如下：門源（52765）從 -1 ℃升溫到8 ℃，升幅9 ℃;西寧（52866）從1 ℃升溫到12 ℃，升幅11 ℃;民和（52876）從2 ℃升溫到7 ℃，升幅5 ℃;共和（52856）從2 ℃升溫到10 ℃，升幅8 ℃;興海（52943）從1 ℃升溫到10 ℃，升幅9 ℃;貴南（52955）從2 ℃升溫到8 ℃，升幅6 ℃;貴德（52868）從2 ℃升溫到13 ℃，升幅11 ℃;同仁（52974）從2 ℃升溫到10 ℃，升幅8 ℃;河南（56065）從-2 ℃升溫到7 ℃，升幅9 ℃;久治（56067）從1 ℃升溫到11 ℃，升幅10 ℃。地面的快速升溫，增強了層結不穩定性，更有利于高空動量下傳，為大風的產生創造了必要的條件。3月1日8：00至3月2日20：00的地面圖上，風場（流場）除個別受地形影響吹地形風外，多數站點持續吹西北風，午后至傍晚大風范圍幾乎在全省范圍內出現，17：00達到最強，此時也是近地面層氣溫最高之時。20：00以后大風范圍明顯縮小，強度明顯減弱。從上述氣象要素特征分析，3月1日至2日的大風天氣是一次典型的大范圍、持續時間較長的高空動量下傳型大風天氣過程。

3? ? 熱動力條件分析

3.1? ? 動力條件

青藏高原冬春季節發生的大風天氣一般和較強的高空動量下傳有關，而動量下傳需要具備2個必要條件，其一是要有高空急流條件，這是高空動量下傳的前提，另一個是層結不穩定條件，層結不穩定導致的較強湍流活動，是動量能否下傳的關鍵因素[8]。1日8：00 500 hPa圖上，急流軸呈西南向自芒崖經過柴達木盆地指向澤庫河南，東移過程中逐漸北抬，到2日8：00僅影響祁連山區—環湖—河湟谷地一帶，期間20～40 m/s強風帶一直控制青海省上空，造成等風速線非常密集（圖5），風速梯度特別強;1日8：00 200 hPa高空上急流軸位于小唐古拉山區—青南牧區一帶，過程中逐漸東移北抬，其中心最大風速達到了70 m/s（圖6），由此可見，強盛的高空急流為高空動量下傳至地面產生大風提供了高空動力條件。

3.2? ? 熱力條件

以青海省西部沱沱河（56004）站為例進行單站熱力分析。3月1日20：00近地面溫度遞減率接近干絕熱遞減率（γs-500≈0.95 ℃/hm），午后太陽直射地面加熱，8：00沱沱河（56004）溫度為-13 ℃，14：00溫度為-0.4 ℃，上升溫差為12.6 ℃，同時青海省中東部的都蘭（52863）升溫9℃，西寧（52866）升溫17℃，可以直觀判斷出近地層升溫明顯，導致層結不穩定加強，近地層湍流活動劇烈（理查森數Ri=g（）/（）2<1對稱不穩定）（圖7、8）。由此可見，午后至傍晚近地面層快速升溫為動量下傳型地面大風的產生創造了地面熱力條件。

4? ? 地形條件

此次大風天氣過程中，高海拔地區的大風持續時間長，出現頻率高（圖9），如27日五道梁（52908）、沱沱河（56004）、瑪多（56033），28日曲麻萊（56021）、1日托勒（52633）、達日（56046），2日野牛溝（62645）、剛察（52754）等站點，在過程期間長時間維持大風，并且多為最大風速中心，表明海拔越高，就越接近急流帶，高空動量越容易下傳至近地面，從而導致風速更大。

5? ? 結論

（1）此次春季大風天氣2月27日開始，3日結束，維持4 d，過程伴有寒潮、降雪及揚沙天氣。其中1—2日風力最強，曲麻萊站（56021）出現過程最大風速28 m/s，17站次出現小到中雪量級的降雪天氣，16站次出現了寒潮天氣，野牛溝（52645）24 h降溫達到了-16 ℃。

（2）2月27—28日的大風天氣是由強冷空氣快速過境造成的典型的冷鋒型大風，而3月1—2日的大風天氣受蒙古冷槽及其槽底的西風急流影響，是一次典型的大范圍、持續時間較長的高空動量下傳型大風天氣過程。

（3）強盛的高空急流為高空動量下傳至地面產生大風提供了高空動力條件，午后至傍晚近地面層快速升溫為動量下傳型地面大風的產生創造了地面熱力條件。

（4）海拔越高，就越接近急流帶，高空動量越容易下傳至近地面，從而導致風速更大。

6? ? 參考文獻

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