南充市寒潮天气过程对比分析

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　　摘 要：应用常规高空、低空和地面气象观测资料，使用天气学和诊断分析方法，结合四川省天气预报手册寒潮预报指标，对比研究2016年2月12—14日和2018年12月27—29日发生在四川省南充市的2次冬季区域寒潮天气过程。发现2次过程均是前期气温回暖后强冷空气入侵造成的，但各自的环流形势、冷空气源地、强度和移动路径都不同，为南充本地冬季寒潮天气及强度预报积累一些经验性指标。
　　关键词：寒潮；关键区；移动路径
　　中图分类号：S161 文献标识码：A
　　DOI：10.19754/j.nyyjs.20190515061
　　引言
　　寒潮天气过程是高纬度或极地地区一种大规模强冷空气向南爆发的天气活动，中长期时效以高空极涡分裂南压为标志。产生的天气现象以剧烈降温为主要特点，常伴有雨、大风、雪、冰雹等[1]，同时也是造成我国北方的雪灾冻害、南方的道路结冰和冻雨等的主要诱因，给人们的生产和生活带来很多不利影响，如2008年1月中下旬在寒潮天气过程后出现长历时的低温冻雨灾害，给南方带来较大生命财产损失。丁一汇等从强降温天气的等熵位涡进行分析，得出位涡的大值区可以表征强冷空气的结论[2]。全国不同地区分别应用对比分析法对当地的寒潮天气进行分析，得出符合本地的天气学概念指标模型[3，10]。
　　四川省南充市处于四川盆地东北部、秦岭山脉南侧和川东平行岭谷西部地区[11]，北部山地，南部丘陵或浅丘，地势走向为逐步向嘉陵江河谷地区倾斜，是全省最大的粮油种植基地。四川省天气预报手册中明确提到，影响盆地的地面冷空气常常有2条路径，即偏北路径和偏东回流路径。寒潮标准规定：冬季（12月—次年2月），72h内日平均气温最大降幅≥6.0℃，即定义为寒潮天气；72h内日平均气温最大降幅≥8.0℃，为强寒潮，当南充有4个县及以上达到上述标准时，即为区域天气过程[12]。本文利用常规高空、低空和地面气象观测资料，针对2016年2月12—14日和2018年12月27—29日2次强降温天气过程，从环流形势、冷空气源地、强度、路径等方面进行对比和分析，为本地区的区域寒潮天气预报积累经验，特别是强降温指标模型的建立提供基础，以便更好的开展预报防灾减灾服务工作。
　　1 天气实况
　　2016年2月12—14日（简称过程Ⅰ）和2018年12月27—29日（简称过程Ⅱ）都属于冬季区域寒潮天气过程。降温天气开始前，南充市日平均气温较历年同期偏高（图1a），过程Ⅰ偏高达2.2～3.5℃，南部达3.5℃；过程Ⅱ偏高0.2～1.7℃，阆中达1.7℃。
　　图1b为2次过程72h最大降温幅度图，分析发现：过程Ⅰ降温幅度7.4～9.9℃，南部县达9.9℃，6县站≥8.0℃，属区域强寒潮；过程Ⅱ降温幅度5.4～6.8℃，阆中市达6.8℃，5县站≥6.0℃，属区域寒潮。图1a和图1b对比发现，降温幅度与过程前基础气温距平值成正相关关系，基础气温距平值越高，寒潮降温幅度也越大。
　　2次过程全市普降小到中雨，大部地方出现小雪或雨夹雪，仪陇站海拔（655.7m）最高，其最大积雪深度过程Ⅰ为2.4cm，过程Ⅱ為8cm。
　　2 寒潮天气成因分析
　　2.1 冷空气源地及移动路径分析
　　过程Ⅰ在2016年1月5日有一股冷空气来自冰岛以南的洋面，经欧洲黑海-里海，在俄罗斯西伯利亚中南部加强，在天山附近堆积，7日又有一股冷空气来自新地岛以西的洋面，经巴伦支海-俄罗斯西部新西伯利亚，在寒潮关键区蒙古西部堆积。属于西方路径和西北路径（图2a）。
　　过程Ⅱ在2018年2月20日开始有冷空气从新地岛以东洋面，经喀拉海和太梅尔半岛，于俄罗斯西伯利亚中东部地区逐步积累加强，在高层乌拉尔山高压脊前偏北气流的作用下，引导冷空气缓慢东南移动，冷空气在寒潮关键区蒙古地区进一步堆积，属于超极地路径（图2b）。
　　2次过程的冷空气源地和中期移动路径不同，但是在寒潮爆发前，冷空气都在关键区蒙古进行长时间的堆积，为降温天气提供足够的干冷空气。
　　2.2 大尺度环流特征和主要影响系统分析
　　2.2.1 过程Ⅰ环流形势
　　过程Ⅰ属于乌拉尔山高脊型（L型），500hpa在1月初强性高压脊在乌拉尔山附近加强，并不断向北发展，10日进入700N以北，冷空气在西伯利亚堆积。
　　由图3a可以看到，2016年12日20：00，500hPa高度场欧亚大陆中高纬地区为一槽一脊型，并在巴尔喀什湖和贝加尔湖以北有2个冷涡中心存在。2个冷涡的冷中心强度分别为-32℃和-44℃，对应位势高度分别为5480gpm和5080gpm。其中贝湖以北有闭合的位势高度等值线，而巴湖未出现闭合的位势高度等值线。俄罗斯东部地区为一暖性高压中心，中心值为5600gpm，高压脊前部的偏北引导气流将极涡的冷空气向巴湖附近输送，使冷空气不断堆积，并推动低涡中心向我国西北地区移动。贝湖以北-蒙古-新疆北部附近为一横槽，槽后的偏北或东北风引导冷空气在蒙古（寒潮关键区）堆积，并逐步侵入我国内蒙古-河套-东北地区。中低纬度地区为西风波动气流影响，青藏高原西部为一南支短波槽，河套到东北地区温度梯度较大，中西部地区温度梯度较小，并有短波系统带动冷空气通过河西走廊，逐步东移南压影响我国。
　　2016年13日20：00（图3b），在500hpa暖性高压脊及其前部偏北气流引导极地冷空气南下，在巴尔喀什湖附近逐步堆积，加强为有5440gpm闭合低值中心的切断低压。贝加尔湖附近的冷涡继续加强，影响范围逐步增大，控制鄂霍次克海和东西伯利亚，中心值为-45℃和5000gpm，贝湖附近的横槽开始逐步转竖，引导地面蒙古的冷空气开始大范围东移南下，北方强冷空气继续向我国华北东北地区推进。青藏高原西侧的南支槽逐步加深，并有槽后温度槽配合，同时全国范围内500hPa等温线亦十分密集，锋区明显加强，自北向南温度梯度增大。 　　由图3c可以看到，12日20：00，寒潮关键区蒙古中西部为一冷性高压控制，海平面气压高压中心值达1060hpa，贝加尔湖以西地区为温度达-28℃的冷中心，地面冷锋位于河北-河南-陕西-四川北部一线，并逐步向东移南压影响盆地及华东地区。此时，南充市地面气压维持在1020hpa左右，温度在4～5℃左右。13日20：00（图3d），地面冷锋已经迅速移出四川盆地，盆地海平面气压场密集程度减小，气压梯度减小，南充市地面气压已迅速增强至1032.5hpa左右，24h气压增加达12.5hpa，气温降至0℃。15日20：00（图略），贝湖以西的地面冷中心逐步减弱，中心气温有所升高，冷中心前侧亦逐步出现温度脊，地面0℃等温线南压至30°N以南。16日20：00（图略），逐步转为高空槽后偏北气流控制，地面气温有所上升，强降温及雨雪天气结束。
　　2.2.2 过程Ⅱ环流形势
　　过程Ⅱ属于两槽一脊型（倒Ω型），从图3a为过程前48h（25日20：00）500hpa高度场和温度场迭加图，中高纬为两槽一脊型，乌拉尔山高压脊（阻塞高压）发展旺盛，维持3d以上，并到达70°N以北，极涡分裂，脊前西北气流引导极地冷空气南下，在贝加尔湖及以东地区形成冷涡，中心强度-53℃，高脊南侧为阶梯槽，且温度槽落后于高度槽，为发展槽，逐步在青藏高原和巴湖附近形成南支槽。26日20：00（图3b），500hpa乌山高脊减弱，即将崩溃，贝湖横槽东移南压，有所转竖，南支槽发展加深。影响南充市的降温降雨天气即将发生。
　　2018年28日20：00，500hpa横槽转竖东移，新疆-青海-陕西为阶梯下槽东移南压，与青藏高原南侧的南支槽迭加影响南充市，产生明显雨雪天气，对降温正反馈。700hpa，孟加拉湾到盆地南部为西南急流，最大风速16m/s，南充市为急流左侧的切变辐合区，动力水汽条件都较好；850hpa，南充市附近有切变线，东北路和偏东回流冷空气共同迭加影响。地面冷空气已经到达华南，西伯利亚地区为1077hpa的冷高压中心，携带冷空气补充南下，形成副冷锋，到达秦岭北侧，将于28日夜间逐步影响南充市，形成此次过程最明显的雨雪天气时段。30日20：00，南充市转为弱脊前的偏西北气流控制，南支系统减弱，此次强降温天气过程结束。
　　3 结论与讨论
　　过程Ⅰ属于L流型，过程Ⅱ属于倒Ω流型，2次过程均是寒潮天气的典型形势，500hpa冷涡和地面冷高压强烈发展，但过程Ⅱ的中心强度明显强于过程Ⅰ。
　　强冷空气在寒潮关键区（蒙古）的堆积是寒潮爆发的关键，2次过程的冷空气源地不同，南下路径也不同。过程Ⅰ是以新地岛以西和冰岛以南的冷空气为源地，分别从西北和偏西路径到达关键区；过程Ⅱ是以新地岛以东的冷空气为源地，离北极更近，冷空气中心强度更冷，堆积时间长，以超极地路径到达关键区。
　　2次过程前期南充市地区气温持续升高，较历史同期气温为正距平，寒潮爆发前的回暖是寒潮预报预警的重要指标，在其他环境条件相当的情况下，回暖越强（温度距平越大），降温幅度越大，所以过程Ⅰ的降温更强，达强寒潮标准。
　　明显的降雨或雨雪天气，可以对降温产生正反馈效应，2次过程都有明显雨雪天气。
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