2018年4月5—7日延安市寒潮天气过程分析及预报服务
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摘要 利用常规观测天气资料和陕西秦智网格预报产品，对2018年4月5—7日延安市寒潮天气过程进行综合分析。结果表明，在500 hPa高空槽转竖东移过程中，西伯利亚中部冷空气经西北路径向东南推进，暴发此次寒潮天气。对于本次寒潮天气过程，秦智网格系统准确预报出此次降温的开始时间和持续时间、降温趋势、最低温度出现时间，为提前预报和及早开展服务提供了有利条件;同时当平流降温起主要作用时，秦智网格系统最低温度预报结果与实况基本一致;当非绝热降温起主要作用时，秦智网格系统最低温度预报结果与实况相比偏高，需要修正。
关键词 寒潮;环流形势;预报服务;秦智预报;陕西延安;2018年4月5—7日
寒潮是冬季的一种灾害性天气，指来自高纬度地区的寒冷空气，在特定的天气形势下迅速加强并向中纬度地区侵入，造成沿途地区大范围剧烈降温、大风和雨雪天气，这种冷空气南侵达到一定标准就称为寒潮[1]。中央气象台2006年制定的冷空气等级国家标准中规定寒潮标准是24 h或48 h最低气温下降8 ℃或10 ℃及以上，且日最低气温下降至4 ℃以下。“横槽转竖”是西北地区暴发寒潮天气的一种特定天气形势，正涡度输送对寒潮暴发有一定的作用[2]。全国其他地区也对本地寒潮过程中的环流形势、影响系统和移动路径等方面进行了详细分析[3-8]。
寒潮是延安地区主要灾害性天气之一，尤其是在春季与之相伴的低温冻害对农业生产和居民生活有着极大影响，历来是气象部门的关注重点。近年来，延安地区苹果产业不断发展，由于低温冻害会对苹果幼花造成重大影响，故对气象部门针对寒潮天气预报提出了极高的要求。本文通过分析此次寒潮天气过程的环流形势，总结预报服务过程，评估陕西秦智网格预报的优缺点，以期为今后提高延安寒潮天气的预报预警和防御能力以及决策服务提供科学依据。
1 天气综述
2018年4月5—7日受西伯利亚强冷空气影响，延安市出现大范围降温和大风沙尘天气，6日极大风速达14.2～24.4 m/s，7日最低气温达到 -9.5～-3.6 ℃，48 h最低温度降幅8.8～14.2 ℃，达到寒潮标准。此次寒潮过程降温范围广、持续时间长、降温幅度大，志丹、延川、甘泉、富县、洛川5个县区最低温度突破了自1980年以来4月上旬低温极值。寒潮给人民群众生活带来诸多不便，尤其是对苹果幼花造成重大影响，花期冻害严重影响苹果产量。
2 预报服务
2018年1月1日至4月1日，延安各县≥5 ℃、≥10 ℃的有效积温较2017年、2016年及近30年平均值显著偏多，≥5 ℃的有效积温偏多62.1 ℃（吴起）～114.1 ℃（宝塔区），≥10 ℃的有效积温偏多13.5 ℃（吴起）～56.9 ℃（宝塔区），利于苹果提前開花。3月延安各县区平均气温为7.3 ℃（吴起）～9.9 ℃（延川），平均气温8.9 ℃;与历年同期比较，各县区均偏高，偏高3.6～5.1 ℃。最高气温为26.0 ℃（黄龙）～30.0 ℃（延长）。根据调查显示，延安大部分地区逐步进入始花期。
为有效减少低温冻害对苹果幼花造成的损失，结合陕西省秦智网格预报，延安市气象台4月2日发布大风降温消息重要天气报告，延安市气象局并于4月3日11：00启动重大气象灾害（寒潮）Ⅳ级应急响应，市生态中心逐日发布农用气象预报信息，市、县气象局积极会商、及时发布预警信号，为政府决策和人民防御提供重要信息支撑。
3 环流背景和影响系统
分析2018年4月5—7日500 hPa槽线动态可以看出，促使此次寒潮暴发类型是“横槽转竖型”，主要影响系统是500 hPa横槽转竖东移，冷空气以分裂方式经西北路径向东南入侵影响延安地区，由于冷空气来源于高纬度地区，系统深厚，造成此次寒潮过程时间长、范围广、强度大。
3.1 高空环流形势
此次大范围的寒潮天气主要由500 hPa上贝加尔湖东部的冷涡引导冷空气南下以及地面冷高压共同造成。由图1（a）可知，5日20：00中高纬呈一槽一脊型，高压暖脊在乌拉尔山附近，在贝加尔湖东部有一冷涡，冷中心强度达到 -40 ℃，冷涡中心至新疆东部有一横槽，系统移动缓慢，从而使北极的冷空气在乌拉尔山脊前的引导气流下在横槽内聚集，形成一股极寒的冷空气，正涡度平流使高空产生下沉运动，导致地面冷高压增强，从而使冷空气堆积。由图1（b）可知，随着系统缓慢发展，延安地区温度剧烈下降，至6日20：00，贝加尔湖东部冷涡向东移动合并于日本海附近冷涡，冷中心强度基本不变，高空横槽加速旋转南下，延安地区位于高空冷槽后部，完全受冷涡后部西北气流控制，冷空气入侵延安地区并继续向东南移动。
3.2 地面影响系统
在地面天气图上，寒潮天气过程中冷空气暴发往往表现为一个强大的冷高压聚积、加强和移动的过程。由图2（a）可知，此次寒潮暴发前期5日8：00，新疆东部为一个强大的冷高压，中心强度1 050 hPa，温度-23 ℃，延安位于高压前部，以多云为主，各县区平均温度12.1～15.9 ℃、最低气温0.3～6.3 ℃，冷暖空气在陕西以北地区形成了强烈的锋区，冷高压以分裂的方式缓慢向东南方向移动发展;冷高压的移动代表冷锋的移动，即冷空气移动发展。由图2（b）可知，至6日8：00，冷高压范围扩大，但强度稍微减弱，中心强度1 045 hPa，温度-20 ℃，在陕西西北部形成-11 ℃冷中心，延安地区位于冷高压底前部，等压线加密，锋区位于延安上空，气温剧烈下降，风速增大。由图2（c）可知，至7日8：00，冷高压中心进一步扩大并向东南移动，延安地区完全被冷中心控制，气温降至最低。
4 秦智网格预报评估 智能网格预报是陕西省气象现代化建设的重要一环，实现了对点、线、面、任意时段的精细化气象服务，充分实现了人机交互网格预报编辑，简化了预报员以往的重复劳动、低效繁琐的工作流程，进一步提高了预报的准确率和精细化程度，为全省各级气象部门提供了强大的天气预报支撑，有效减少了灾害性天气对人民财产造成的损失。
在此次寒潮天气过程中，陕西秦智网格系统准确预报了此次降温的开始时间、持续时间以及最低温度出现的时间，为气象台预报服务作出了重大贡献。以4月2日预报为例，120 h内延安各县区最低温度持续降低，与实况降温时间基本一致，表明秦智网格预报具有较好的参考作用;72 h内最低温度均>0 ℃，对苹果幼花影响较小。4月5—6日延安各县区最低温度降幅较大，中北部地区6日最低温度<0 ℃，4月6—7日最低温度继续降低，7日早上各县区最低温度达到最小，最低气温位于-0.6～-7.4 ℃，符合实况。综上所述，秦智网格系统准确预报了降温的开始和持续时间强、降温趋势、最低温度出现时间，尤其是对7日凌晨0 ℃以下最低温度持续时间给出了准确预报，为提前预报和及早开展服务提供了有利条件。
温度的变化主要取决于温度平流和非绝热因子的作用。温度平流主要考虑平流冷暖性质和强度，非绝热因子考虑辐射、水汽凝结、蒸发和地面感热对气温的影响。将秦智网格预报结果与天气实况结合分析，由图3可知，在4月5—6日寒潮强降温过程中，4月5日20：00延安地区天气以多云为主，位于500 hPa高空横槽前部，地面锋线即将影响延安各县区;700 hPa延安西部存在明显冷平流中心，中心强度0.6×10-6 ℃/s，延安上空受冷平流影响。5—6日降温过程以平流降温为主，非绝热降温影响较弱，6日最低温度预报（-5.8～3.1 ℃）与实况（-3.5～3.5 ℃）基本一致。4月6日20：00 500 hPa高空横槽基本转竖，延安地区天气以晴天为主，位于500 hPa高空槽后;地面上完全受高压系统控制，西部冷平流中心消失，延安上空受暖平流影响，冷平流影响明显减弱。以上表明6—7日降温过程以非绝热降温为主，但7日最低温度预报（-7.4～-0.6 ℃）明显高于实况（-9.5～-3.6 ℃），需要修正。
5 结论
（1）本次寒潮属于横槽转竖型。地面冷高压在贝加尔湖西部积聚增强，500 hPa贝加尔湖东部冷涡引导冷空气南下，强冷空气通过分裂的方式扩散南下，造成此次寒潮过程时间长、范围广、强度大。
（2）秦智網格系统在此次寒潮预报中表现优异，准确预报出此次降温的开始时间和持续时间、降温趋势、最低温度出现时间，为政府及时决策和人民科学防御提供了重要的信息支撑。
（3）平流降温和非绝热降温均是造成此次强降温的主要原因。当平流降温起主要作用时，秦智网格系统最低温度预报结果与实况基本一致;当非绝热降温起主要作用时，秦智网格系统最低温度预报结果与实况相比偏高，需要进行修正。
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