论文部分内容阅读
摘 要 利用常规地面和高空观测资料，采用天气学原理和动力诊断方法，对2016年11月21—24日界首市寒潮天气过程进行了综合分析。结果表明，此次寒潮天气过程为横槽转竖型，高纬度脊前偏北气流加强并逆转为西北气流，引导冷空气大举向南爆发，造成了此次寒潮天气过程。850 hPa以下强盛的冷平流是造成气温大幅下降的主要原因。地面冷高压的快速南下，造成气压梯度和变压增强，导致大风天气。活跃的高原短波槽携带暖湿气流和强冷空气交汇，是此次雨雪天气产生的主要原因。
关键词 寒潮；环流；降温；大风；雨雪天气
中图分类号：P458.122 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.11.059
寒潮[1]是冬春季的一种严重灾害性天气，是指北方寒冷气团迅猛南下的现象，造成急剧降温，常伴有大风、雨、雪天气，会出现冰冻、沙尘暴、暴风雪天气，对农牧业和交通运输造成严重危害，还会损害人们的健康，常引发冻伤以及呼吸道、心血管疾病等。近年来，国内外很多学者对不同地区的寒潮的时空特征进行了研究，总结出了许多概念模型和预报方法，并得到一些预报指標[2-6]。
界首市位于安徽省西北部，地处亚热带和暖温带的过渡区，季风气候显著、气象灾害繁多，尤其是冬春季多发的寒潮天气常会造成严重的灾情，因此，有必要对寒潮天气发生过程进行分析总结。本文利用常规地面和高空观测资料、采用天气学原理和天气动力学诊断分析方法，分析总结2016年11月21—24日寒潮天气过程，以期进一步提高对寒潮的科学认识，为寒潮天气的预警和防御提供科学依据。
1 天气实况
此次寒潮过程在21日下午开始降温，整个过程降温达18 ℃，到24日最低温度降至-6.8 ℃（图1a），为有气象记录以来历史同期第2低，之后温度逐步回升；同时，在21—22日界首市平均风力普遍增大到4～5级，阵风达7级左右，降雪主要发生在22—23日，累计降雪量达
7.3 mm，积雪厚度达到4 cm。与界首市历史同期寒潮天气相比，此次过程具有降温幅度大，降温持续时间长，并伴有明显的大风（图1b）和降雪天气等特点。
2 寒潮天气过程分析
2.1 环流形势
从环流形势来看，21日08：00，贝加尔湖附近为宽广的低压横槽，槽内有强冷空气堆积，高纬度有长波脊发展，脊前的偏北气流不断加强并转为西北气流，引导横槽逐渐转竖南压。21日20：00，随着高压脊的继续发展，冷涡东移南掉至东北北部边境，横槽转竖，强冷空气爆发。另外，在中纬度地区，高原短波槽携带暖湿气流不断东移影响界首市，与北方南下的强冷空气交汇于此，利于界首市产生明显的雨雪天气。至23日后期冷槽逐渐东移入海，界首市转受槽后西北气流控制，过程趋于结束。
2.2 成因分析
2.2.1 降温成因
根据热流量方程，大尺度系统中的局地温度变化是由温度平流和非绝热作用造成的结果。气温的非绝热变化主要表现为气温的日变化和气团变性。此次寒潮过程中，伴有阴雨雪天气，没有晴空辐射引起的降温，因此在非绝热作用很小的情况下，气温骤降则是由强冷平流过境引起的。从界首站温度平流和风场的高空时序剖面图可以看出（如图2a），21日08：00后，界首站850 hPa及以下风随高度逆转，北方明显加强，显示有强冷平流入侵，22日08：00前后冷平流最强。与此对应，地面三线图显示（图2b），21日11：00伴随地面冷高压南下，地面北风开始增强，随后气温开始明显下降，至22日08：00气温下降幅度接近12 ℃。
2.2.2 大风成因
温度平流与地面风场之间通过变压场相互关联和促进。强冷平流不仅会造成气温骤降，还会使地面正变压场加强、地面变压梯度和气压梯度增大，促使地面风场发展；冷平流愈强，出现的风力也就越大。本次寒潮天气过程也是如此，强盛的冷平流使得界首市的地面气压梯度和变压明显增大，出现了平均风力4级，阵风7级的偏北大风。
2.2.3 雨雪天气成因
此次寒潮过程在22日中午前后出现了雨转雪的天气，降雨和强降雪的物理量特征存在较明显的差异。22日中午以前，基本以降雨为主，中低层以辐合气流为主、高层为辐散气流，700 hPa以下气温均在0℃以上；22日中午以后随着冷空气的逐步入侵，925 hPa以下边界层转为辐散的下沉气流，辐合上升主要在925～500 hPa，500 hPa以上为辐散气流，700 hPa以下有明显的冷中心入侵，气温均在-2～-6 ℃，此时降雨转为降雪天气，23日后期辐合条件和中低层湿度转差，雨雪天气结束。
3 结论
第一，此次寒潮天气过程为横槽转竖型，高纬度有长波脊发展，脊前的偏北气流不断加强并转为西北气流，引导横槽逐渐转竖南压，引导冷空气大举向南爆发，造成了此次寒潮天气过程。第二，850 hPa以下强盛的冷平流是造成气温大幅的主要原因；地面冷高压的快速南下，造成气压梯度和变压增强，导致大风天气；活跃的高原短波槽携带暖湿气流和强冷空气交汇，是此次雨雪天气产生的主要原因。
参考文献
[1]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理与方法[M].北京：气象出版社，2000.
[2]郭翠英，闫小利.2006年春季河南一次强寒潮天气诊断分析[J].气象与环境科学，2011，34（4）：40-45.
[3]牛若芸，乔林，陈涛，等.2008年12月2—6日寒潮天气过程分析[J].气象，2009，35（12）：74-82.
[4]李向红，廖幕科，熊英明，等.影响广西的三次寒潮过程对比研究[J].气象科学，2011，31（2）：228-235.
[5]许爱华，乔林，詹丰兴，等.2005年3月一次寒潮天气过程的诊断分析[J].气象，2006，32（3）：49-55.
[6]吴海英，孙燕，曾明剑，等.冷空气引发江苏近海强风形成和发展的物理过程探讨[J].热带气象学报，2007，23（4）：388-394.
（责任编辑：赵中正）
关键词 寒潮；环流；降温；大风；雨雪天气
中图分类号：P458.122 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.11.059
寒潮[1]是冬春季的一种严重灾害性天气，是指北方寒冷气团迅猛南下的现象，造成急剧降温，常伴有大风、雨、雪天气，会出现冰冻、沙尘暴、暴风雪天气，对农牧业和交通运输造成严重危害，还会损害人们的健康，常引发冻伤以及呼吸道、心血管疾病等。近年来，国内外很多学者对不同地区的寒潮的时空特征进行了研究，总结出了许多概念模型和预报方法，并得到一些预报指標[2-6]。
界首市位于安徽省西北部，地处亚热带和暖温带的过渡区，季风气候显著、气象灾害繁多，尤其是冬春季多发的寒潮天气常会造成严重的灾情，因此，有必要对寒潮天气发生过程进行分析总结。本文利用常规地面和高空观测资料、采用天气学原理和天气动力学诊断分析方法，分析总结2016年11月21—24日寒潮天气过程，以期进一步提高对寒潮的科学认识，为寒潮天气的预警和防御提供科学依据。
1 天气实况
此次寒潮过程在21日下午开始降温，整个过程降温达18 ℃，到24日最低温度降至-6.8 ℃（图1a），为有气象记录以来历史同期第2低，之后温度逐步回升；同时，在21—22日界首市平均风力普遍增大到4～5级，阵风达7级左右，降雪主要发生在22—23日，累计降雪量达
7.3 mm，积雪厚度达到4 cm。与界首市历史同期寒潮天气相比，此次过程具有降温幅度大，降温持续时间长，并伴有明显的大风（图1b）和降雪天气等特点。
2 寒潮天气过程分析
2.1 环流形势
从环流形势来看，21日08：00，贝加尔湖附近为宽广的低压横槽，槽内有强冷空气堆积，高纬度有长波脊发展，脊前的偏北气流不断加强并转为西北气流，引导横槽逐渐转竖南压。21日20：00，随着高压脊的继续发展，冷涡东移南掉至东北北部边境，横槽转竖，强冷空气爆发。另外，在中纬度地区，高原短波槽携带暖湿气流不断东移影响界首市，与北方南下的强冷空气交汇于此，利于界首市产生明显的雨雪天气。至23日后期冷槽逐渐东移入海，界首市转受槽后西北气流控制，过程趋于结束。
2.2 成因分析
2.2.1 降温成因
根据热流量方程，大尺度系统中的局地温度变化是由温度平流和非绝热作用造成的结果。气温的非绝热变化主要表现为气温的日变化和气团变性。此次寒潮过程中，伴有阴雨雪天气，没有晴空辐射引起的降温，因此在非绝热作用很小的情况下，气温骤降则是由强冷平流过境引起的。从界首站温度平流和风场的高空时序剖面图可以看出（如图2a），21日08：00后，界首站850 hPa及以下风随高度逆转，北方明显加强，显示有强冷平流入侵，22日08：00前后冷平流最强。与此对应，地面三线图显示（图2b），21日11：00伴随地面冷高压南下，地面北风开始增强，随后气温开始明显下降，至22日08：00气温下降幅度接近12 ℃。
2.2.2 大风成因
温度平流与地面风场之间通过变压场相互关联和促进。强冷平流不仅会造成气温骤降，还会使地面正变压场加强、地面变压梯度和气压梯度增大，促使地面风场发展；冷平流愈强，出现的风力也就越大。本次寒潮天气过程也是如此，强盛的冷平流使得界首市的地面气压梯度和变压明显增大，出现了平均风力4级，阵风7级的偏北大风。
2.2.3 雨雪天气成因
此次寒潮过程在22日中午前后出现了雨转雪的天气，降雨和强降雪的物理量特征存在较明显的差异。22日中午以前，基本以降雨为主，中低层以辐合气流为主、高层为辐散气流，700 hPa以下气温均在0℃以上；22日中午以后随着冷空气的逐步入侵，925 hPa以下边界层转为辐散的下沉气流，辐合上升主要在925～500 hPa，500 hPa以上为辐散气流，700 hPa以下有明显的冷中心入侵，气温均在-2～-6 ℃，此时降雨转为降雪天气，23日后期辐合条件和中低层湿度转差，雨雪天气结束。
3 结论
第一，此次寒潮天气过程为横槽转竖型，高纬度有长波脊发展，脊前的偏北气流不断加强并转为西北气流，引导横槽逐渐转竖南压，引导冷空气大举向南爆发，造成了此次寒潮天气过程。第二，850 hPa以下强盛的冷平流是造成气温大幅的主要原因；地面冷高压的快速南下，造成气压梯度和变压增强，导致大风天气；活跃的高原短波槽携带暖湿气流和强冷空气交汇，是此次雨雪天气产生的主要原因。
参考文献
[1]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理与方法[M].北京：气象出版社，2000.
[2]郭翠英，闫小利.2006年春季河南一次强寒潮天气诊断分析[J].气象与环境科学，2011，34（4）：40-45.
[3]牛若芸，乔林，陈涛，等.2008年12月2—6日寒潮天气过程分析[J].气象，2009，35（12）：74-82.
[4]李向红，廖幕科，熊英明，等.影响广西的三次寒潮过程对比研究[J].气象科学，2011，31（2）：228-235.
[5]许爱华，乔林，詹丰兴，等.2005年3月一次寒潮天气过程的诊断分析[J].气象，2006，32（3）：49-55.
[6]吴海英，孙燕，曾明剑，等.冷空气引发江苏近海强风形成和发展的物理过程探讨[J].热带气象学报，2007，23（4）：388-394.
（责任编辑：赵中正）