副高异常引起的一次寒潮少雨天气过程分析

杨绍洪,白 慧,梁 平,袁芳菊,周 艳

(贵州省黔东南自治州气象局,贵州 凯里 556000)

副高异常引起的一次寒潮少雨天气过程分析

杨绍洪,白 慧,梁 平,袁芳菊,周 艳

(贵州省黔东南自治州气象局,贵州 凯里 556000)

通过对 2010年2月10—18日贵州一次罕见寒潮低温少雨天气进行分析,得出:寒潮爆发前贵州大部地区受热低压影响,出现异常升温,大部分地区日最高气温超过 25℃,西北利亚地区冷涡分裂低槽发展东移南下,引导地面强冷空气向南爆发,造成剧烈降温,是此次寒潮天气形成的主要原因;寒潮天气出现后,有 2次冷空气补充南下,使滇黔静止锋维持时间长并趋于活跃,贵州大部地区位于静止锋后冷区,是长时间持续低温阴冷天气的重要原因;过程期间动力条件较好,但与常年冬季相比,由于西太平洋副热带高压持续异常偏西偏强,并呈东西向带状分布,稳定维持在西太平洋到孟加拉湾一带,阻断了孟加拉湾和南海的水汽向贵州输送,贵州上空为水汽平流负输送区,是水汽净流失区,湿层浅薄,空气干燥,导致持续时间达 9d的寒潮低温天气过程降水异常偏少。

寒潮;持续低温;少雨

1 引言

2010年2月10—18日贵州出现一次大范围寒潮、持续低温天气过程,其特点是:降温剧烈,低温持续时间长,降水不明显。10—12日全省 84个县市有 54个县市达寒潮标准,占全省的 64%;61个县市 24h(10—11日)日平均气温降温幅度≥8℃,37个县市降温幅度≥10℃,降温幅度≥20℃有 2个县,分别是黔东南州雷山 (20.7℃)和麻江 (20.4℃);57个县市 48h(10—12日)日平均气温降温幅度 ≥10℃,降温幅度超过 20℃的有 14个县市,最大降温幅度是雷山 (22.9℃),其次是麻江 (22.5℃)。24h日平均气温降幅≥10℃主要集中在省中部地区,过程日平均气温降幅≥10℃出现在除省北部和东北部(遵义北部、铜仁大部、黔东南州北部和东部)以外的大部地区,降温幅度≥20℃的主要集中在省中部的苗岭西侧。12日全省有 48个县市日最低气温降到 0℃以下,12—18日平均每天有 40个县市日最低气温低于 0℃。贵州省气象台和各地州市气象台对此次寒潮天气过程提前作出了准确预报,由于寒潮影响期间正值春节期间春运高峰期,对雨雪、凝冻范围和强度的准确预报,对交通运输部门科学决策,确保春运安全起到关键作用。

2 寒潮天气背景分析

2.1 500hPa形势分析

从 2月7—18日逐日 500hPa图 (图略)可见,中南半岛上空维持高压脊,西太平洋副热带高压与常年2月份相比,异常偏西偏强,588线控制中南半岛南部,最强时北抬到广西北部,这在常年冬季是极为异常的,滇黔两省为弱西北气流控制,高原上气流平直多波动东移,60～70°N,90°E以西地区冷涡分裂低槽发展东移南下,槽后配合的温度中心在 -40℃以下,最冷时达 -48℃,表明冷空气很强。9—11日冷槽发展南下引导地面冷空气爆发南下,造成贵州寒潮天气过程;13—14日和 16—17日分别又有 2次冷槽发展东移南压,引导地面冷空气补充南下,使滇黔静止锋维持并趋于活跃,同时,13—14日高原上有明显的波动东移,贵州降水范围有所扩大。由 8—18日 500hPa平均高度场(图 1a)可以看出寒潮低温天气过程 500hPa平均环流形势:寒潮爆发前后,孟加拉湾南支槽平浅,中南半岛维持弱脊,副高 588线维持在中南半岛中部以南地区上空,滇黔两省为弱西北气流控制,反气旋环流形势不利于孟加拉湾水汽向贵州输送,虽然高原上多波动发展东移,但由于水汽条件不具备,寒潮天气过程以降温为主,降水不明显。

2.2 700hPa形势分析

700hPa高度场(图略)与 500hPa对应的冷温槽最强时温度中心低于 -36℃,中南半岛维持高压脊,滇黔两省为西北气流控制,切断了孟加拉湾的水汽输送。贵州由于水汽条件差,高原上东移南下的切变系统不能产生有效降水。因此,此次寒潮持续低温天气过程在贵州没有形成大范围雨雪凝冻天气,对春运交通运输安全没有造成重大影响。

图 1 9—18日 500hPa实况平均高度场(a)和 Ec平均高度场 (b)

2.3 850hPa温度场

2月7日开始,850hPa气温逐日上升,7日贵州受 8(省东北部)～16℃线 (省西南部边缘)控制,9日 16℃线东伸北抬到贵州东北部,20℃线北伸到贵州西南部,贵州为暖舌控制;10日 16℃线开始南撤贵州中部,20℃线维持,冷舌由两湖盆地向南伸至湖南中部,0℃线由河套南部压到湖北南部;11日 -4℃线南压到贵州东北部,0℃线南压到贵州中部,冷空气由东北路径入侵,已影响贵州大部地区。由11—18日 850hPa平均温度场 (图 1b)可知,11—18日 -4℃线维持在贵州东北部上空,0℃线维持在贵州中部偏南地区,4℃线维持在滇黔之间。由于长时间受低温控制,是贵州持续低温天气的重要原因。19日气温回升,0℃线北抬出贵州,4℃线北抬东伸至贵州中部地区,寒潮低温天气结束。

2.4 地面气压场

由海平面气压场可知,2月4日冷空气影响后,在滇黔之间形成静止锋,6—7日静止锋在贵州西部摆动。8日川南热低压发展南移东伸,控制贵州西部地区,静止锋减弱北抬到贵州东部,铜仁地区东部和黔东南州东部地区位于静止锋后,维持低温天气;此时,冷锋南压到河套北部,冷高压中心位于蒙古西北部,中心强度 1 053hPa。9日热低压发展东移加深,控制贵州大部地区,中心值由 8日1 010.0hPa下降到 997.0hPa;静止锋在贵州东部地区摆动,铜仁东部和黔东南东部地区位于静止锋后,气温回升幅度不大,其余地区日最高气温普遍升到 25℃以上,西南风增强;位于蒙古西北部的冷高压发展加强,中心强度为 1 060.0hPa,并分两路向南爆发,一路沿河套西部贺兰山西侧向东南影响青海、甘肃南部地区,另一路东移后沿华北平原南下,已影响湖南北部。10日热低压逐渐减弱西退,冷空气从东北路径影响贵州,20时贵州中东部地区已受冷空气影响,气温剧烈下降,黔东南州凯里市气温由 15时 28.4℃下降到 7.0℃。11日冷空气进一步向贵州西部推进,20时贵州全境受冷空气影响,各地剧烈降温,中部大部分县市达寒潮标准。12日各地气温持续下降,中西部多个县市达寒潮标准。10—12日强冷空气影响后,分别在 14—15日和17—18日有 2次冷空气补充影响,使静止锋在滇东和贵州西部摆动,贵州大部地区位于静止锋后低温区,除 13—14日降水范围较大,出现小范围的凝冻天气,15—18日零星分散降水主要分布在贵州西部地区,东部降水不明显。从 10—18日平均海平面气压场来看(图 2),在蒙古西北部地区盘踞一强大冷高压,不断分裂冷空气南下,静止锋在贵州西部地区长时间维持并趋于活跃,是寒潮过后低温维持时间长的主要原因。19日受变性冷高压控制,静止锋压到云南中西部地区,贵州转多云到晴,气温回升,低温天气结束。

3 物理量场分析

3.1 水汽条件分析

3.1.1 水汽平流 由沿 26°N,104～110°E水汽平流垂直剖面图(图略)可知,9—10日 850hPa以下为正平流,正值自西向东增大,中心在贵州东部地区,表明贵州低层从上风方向得到的水汽大于水汽输出,是水汽的净流入区,空气湿度将增大,这与地面热低压发展加深,偏南风增强有关;而 850～700hPa水汽平流为负值,且自西向东绝对值增大,说明中层从上风方向得到的水汽小于水汽输出,是水汽的净流失区,加剧了本地的水汽流失,使空气将变得更干燥。11—12日中层 700hPa以下均为负水汽平流,表明空气十分干燥,云层薄,不利于降水,全省为分散性降水,平均每天仅有 13个站出现 0.1mm以上的降水,铜仁玉屏2.2mm最大;13日850hPa以下由负平流转为正平流,700hPa附近仍为负平流,低层水汽输送增强,对应 13日是全省降水最多的 1d,有 36个县市降水量≥0.1mm,遵义凤岗 1.7mm最大;14日白天 500hPa以下转为负水汽平流,空气干燥,降水不明显,为分散性降水,平均每天仅有 14个站出现 0.1mm以上降水。

3.1.2 水汽通量散度 沿 26°N,104～110°E水汽通量散度垂直剖面图 (图略),9—11日弱水汽辐合区主要在 850hPa以下,12日辐合区向上层发展到750hPa附近,13—14日水汽辐合高度达 700hPa左右,达到过程最大水汽辐合高度,对应 13日全省降水范围最大,14日以后辐合高度下降到 850hPa以下,降水范围减小。

图 2 11～18日 850hPa平均温度场 (a)和 9～18日平均海平面气压场(b)

3.2 动力条件分析

3.2.1 散度 由沿 26°N,104～110°E散度垂直剖面图可知 (图略),9～12日 850hPa以下是负值,有辐合上升运动,但上升运动弱,850～500hPa之间为正值,最大值在 700hPa附近,500hPa以上为负值,说明 850～500hPa之间气流辐散,500hPa以上辐合,有下沉运动,上升运动受抑制,不利于云层发展,云层厚度较薄,对降水不利;13日负值区向上扩展超过 700hPa,500hPa上下为正值,以上为负值。说明中低层动力抬升有所增强,云层增厚,降水范围扩大增强;14日后负值区下降到 850hPa以下, 850～500hPa之间为正值,500hPa以上为负值,说明辐合上升运动减弱,降水减弱;19日低层到高层均转为正值,下沉气流控制,天气转晴。

3.2.2 垂直速度 由沿 26°N,104～110°E垂直速度垂直剖面图 (图略),10—11日贵州中西部地区500hPa以下为下沉气流,东部地区 700hPa以下为弱上升运动,700hPa以上为下沉气流,对应东部地区有弱降水;12日除贵州西部地区为下沉气流外,其余地区 850～700hPa为上升运动,强上升运动中心在 850hPa附近,中心值为 -0.6m·s-1,500hPa以上为下沉气流,上升运动受抑制,降水不明显;13日上升运动向上扩展到 500hPa附近,强上升运动中心在 700hPa附近,中心值 -3.6m·s-1,对应 13日为此次过程降水范围最大;14日上升运动下降到700hPa以下,较强上升运动中心在 850～700hPa之间,强度减弱,中心值 -1.8 m·s-1,700hPa以上为下沉气流,上升运动受抑制,降水范围有所减小;15日贵州西部地区上升运动抬升到 400hPa附近,较强上升运动中心在 700hPa附近,中心值 -1.7 m· s-1,中东部地区 500hPa以下为弱上升运动,对应西部地区降水较明显,降水站点多,东部不明显;16—18日贵州中西部地区 850hPa以上为上升运动,东部地区 700hPa以下为下沉气流,西部有弱降水,东部基本无降水;19日高层到低层转一致下沉气流,天气转好。

4 探空资料分析

由贵阳探空站资料显示,8—11日 850～760hPa左右层结曲线和露点曲线靠近,抬升凝结高度在850hPa附近,表明此层湿度大,760hPa以上两曲线分离较远,呈“漏斗”状,表明此层以上空气干燥,云层薄;12～16日饱和湿层伸展到 700hPa左右,即云顶发展到达 700hPa附近,云底仍在 850hPa附近,逆温层在 850～740hPa之间,逆温层顶与底平均温差4℃左右,逆温层弱,逆温层顶以上云层薄,且云顶温度 >-2℃,700hPa以上两曲线分离较远,说明云层薄,不利于产生降水,更不利于冻雨和降雪形成。17—18日抬升凝结高度仍在 850hPa附近,云顶向上发展到 600hPa,逆温层抬升到 760～660hPa之间,但由于云层薄,且逆温层以上云层很薄,云顶气温在 -10℃以上,不利于产生冻雨或降雪。

5 数值预报检验

5.1 T639和 EC数值预报 500hPa形势预报

T639和 EC数值预报 9—18日 500hPa平均高度场(图 1b)基本一致,西太平洋副热带高压 (以下简称副高)呈带状分布,异常偏强、偏西,T639模式588线西脊点由西太平洋西伸到孟加拉湾西部,北界到达海南岛,高原上气流平直,多波动东移,从贝加尔湖西北部地区不断有槽东移南下,引导地面冷空气南下,EC模式对副高预报稍弱,588线西脊点西伸到孟加拉湾中部,2个模式预报高原到高原南侧气流平直,南支槽不明显。与 500hPa实况场相比,T639和 EC模式 500预报场对副高预报偏强,孟加拉湾南支低槽预报偏弱。由于副高偏强、偏西,且稳定维持,阻断了孟加拉湾和南海的水汽向贵州输送,与实况基本一致,是此次寒潮持续低温天气降水不明显的主要原因。

5.2 地面气压场预报

由 EC数值预报分析可知,9日和 10日起报的气压场 (图略)预报冷空气 10日白天影响贵州东部地区,11日影响贵州大部地区;14—15日、17—18日有 2次冷空气补充,静止锋在滇黔之间摆动,贵州大部地区在静止锋后冷空气区,数值预报和实况基本一致,对此次寒潮持续低温天气过程具有较好的指导作用。

5.3 降水预报

T639降水预报 9日起报 (图略):10—12日贵州无明显降水,13—14日 0mm降水线自东向西伸展到黔西南地区,5mm降水线进入贵州北部和东部;10日起报:10—11日全省无明显降水,12日中西部地区仍无明显降水,5mm降水线在东部和东北部边缘地区,13—14日 0mm线向西推进到西部地区,5mm线自东向西发展到贵州北部和中东部地区,15—16日 5mm线扩展到中部以西地区,30mm线进入贵州东部地区,后期预报降水范围和降水量均较前期预报偏大。T213预报 9日起报 (图略):10日全省无雨,11日除黔西南无雨外,其余有 <2mm的小雨,12—13日除黔西南地区无雨外,其余地区小雨;10日起报:11日全省有 <5mm的小雨,12日无雨;13—15日除省西南部无雨外,其余小雨;后期预报与 T639相似,降水范围和降水量均较前期预报大,但量级较 T639小。

实况降水是 9—11日降水主要分布在东北部铜仁和东部黔东南地区,为 <1mm的分散小雨;12日分散零星降水主要分布在西北部、北部的毕节和遵义地区;13日降水范围扩大,主要分布在黔东南、黔南、贵阳、毕节等地,有 36个县市出现 <2mm的降水;14日有 33个县市出现降水,主要分布在黔东南、黔南和毕节地区,从江 2.1mm最大;15—18日分散零星的降水主要出现在毕节和遵义地区,其余地区无明显降水。T639降水 12日前预报与实况基本一致,T213降水范围偏大;13—18日 2个降水模式预报范围和降水量预报均较实况偏大。

6 小结

①西北利亚地区冷涡分裂低槽发展东移南下,引导地面强冷空气向南爆发,从东北路径影响贵州,由于寒潮爆发前 9—10日贵州大部地区受热低压影响,出现异常升温,大部分地区日最高气温超过 25℃,冷空气南下造成剧烈降温,是此次寒潮天气形成的重要原因;

②10—12日出现寒潮天气后,分别在 14—15日和 17—18日有 2次冷空气补充南下,使滇黔静止锋长时间维持并趋于活跃,贵州大部地区位于静止锋后冷区,是贵州长时间持续低温阴冷天气的主要原因。

③西太平洋副热带高压异常持续偏西偏强,并呈东西向带状分布,稳定维持在西太平洋到孟加拉湾一带,阻断了孟加拉湾和南海的水汽向贵州输送,贵州上空是水汽平流负输送区,为水汽净流失区,湿层和云层浅薄,空气干燥,同时受西太平洋副热带高压影响,整个贵州垂直运动特点:基本上850hPa到地面为上升运动,700hPa以上为下沉气流,上升运动受抑制,是此次持续 9d罕见寒潮低温天气过程降水偏少、未形成严重凝冻灾害的主要原因。

④此次寒潮低温天气过程 EC、T639数值预报500hPa和地面形势预报与实况相比基本一致,但副高预报偏强,孟加拉湾南支低槽预报偏弱,水汽输送弱,不利于降水,对此次寒潮低温少雨天气过程预报具有指导意义;降雨预报前期与实况较一致,后期降雨偏大,对预报指导作用不大。

P458

B

2010-09-10

杨绍洪 (1973-),男,工程师,主要从事行政和业务管理。

1003-6598(2010)增刊 -0052-04