2014～2015年冬季乌兰察布市两次寒潮天气过程对比分析

张百萍　常永旺　刘诗韵乌兰察布气象局

2014～2015年冬季乌兰察布市两次寒潮天气过程对比分析

张百萍常永旺刘诗韵
乌兰察布气象局

利用常规高、低空，地面观测资料和NCEP再分析资料（0.25°×0.25°），应用天气学分析和诊断方法，结合内蒙古冬季寒潮预报指标，对2014年冬季乌兰察布2次寒潮天气从天气实况、环流背景、天气成因等方面进行了对比分析。结果表明：1130过程属于阻高崩溃型，冷空气经西北路下滑，地面冷高压补充南下，等压线密集，造成大风降温天气；0126过程属高压脊发展型，冷平流中心偏东偏北，地面冷高压分裂南下，故造成的降温幅度较1130小，风力也较小；进一步揭示了冬季乌兰察布2次寒潮天气的主要特点和成因，得到了一些冬季寒潮预报的指示信息。

寒潮大风天气成因环流形势

一、引言

寒潮是华北地区冬半年主要的灾害性天气之一，其特点是伴有剧烈降温和大风，有时还伴有雨、雪、霜冻。本文通过分析 2014～2015年期间发生在乌兰察布地区的两次寒潮天气过程，对比两次寒潮天气过程的环流背景、冷空气活动等方面，进一步揭示乌兰察布寒潮天气过程的成因和形成机制，旨在提高该地区寒潮天气预报的准确率。

二、寒潮实况对比

2014年11月30日～12月1日，受西伯利亚东移南下强冷空气影响，我国新疆北部、西北地区、内蒙古中西部出现了寒潮天气，过程前期28～29日地面图上（图略），我国西南部到华北北部热低压强烈发展，受此低压影响，乌兰察布市地面24小时变温幅度在2～ 7℃（如表1）。29日夜间，强冷空气经我国西北部开始影响乌兰察布市，全市自北向南出现了大风天气，之后，冷空气大举南下，寒潮爆发，过程降温北部地区在-17℃左右，南部地区在-14℃左右，1日最低气温-23.7～-17.6℃（图略）。

2015年1月26～27日，受贝加尔湖强冷空气南下影响，我国西北地区大部、内蒙古大部、华北和东北等多地出现寒潮。25日夜间到27日，冷空气爆发，乌兰察布市24小时降温幅度在-11.7～-2.1℃，没有出现大风过程，27日凌晨气温达到最低，为冬季以来首次出现的最低气温。两次过程均是在前期有强烈增温的情况下，由强冷空气南下入侵造成的，不同的是1130过程经西北至东南向影响我国，范围广、时间长、降温幅度大且产生了大风；0126过程冷空气主体偏北，爆发迅速。

表1　2014～2015年乌兰察布市两次寒潮天气过程主要指标

三、环流形势对比分析

1.环流背景分析

1130过程属阻高崩溃型，爆发前期，11月27日08时（北京时，下同）500hPa亚欧图上，45°N以北地区环流呈倒Ω型，位于85°E、62°N的高空，有一闭合低压中心形成，中心高度值为493dagpm，高空锋区已位于55°N，低压中心有-44℃的冷中心配合，标志着冷空气堆已初步形成。并且在55°N附近的脊前偏北气流和西北气流之间生成一横槽，横槽后部的偏北风风速达到26～34米/秒，这股偏北气流加剧了冷空气的向南输送和横槽锋区的南压。到29日08时（如图1），高脊强度减弱并东移，槽线东移南下至贝加尔湖以西至我国新疆中北部地区，并且由原来的东北至西南向旋转为南北方向，此时，不断有冷空气沿新疆北部的强偏北气流下滑。从高度场和温度场的配置来看，从极地伸向北欧的冷舌，且冷舌略落后于高度槽，槽线上有冷平流。此时700hPa天气图上从蒙古到河套地区为一低涡槽，冷中心为-36℃。此后冷槽东移，到30日08时，槽前、鄂霍茨克海高压脊后出现正变高区，等高线北抬，这使得冷槽进一步加深，锋区南压，冷空气爆发影响全市。

0126过程属高压脊发展型，前期1月24日08 时500hPa整个欧亚范围内呈1槽1脊型，乌拉尔山地区为高脊,在亚洲北部为宽广的槽区，低涡中心盘踞在中西伯利亚附近,强度为497dagpm,伴有-44℃冷中心。此后由于乌拉尔山脊后暖平流促使乌山脊不断强烈发展并向东北伸展，脊线呈东北至西南向。25日08时，低涡中心移至贝加尔湖，涡后脊前为强冷平流，冷空气沿脊前偏北气流在贝加尔湖堆积。20时，中亚地区逐渐形成弱脊，并向北发展，由于上下游效应涡加强且底部等高线密集，形成强锋区。26日08时脊进一步发展，脊前为强的偏北风将锋区南压到40°N，并在50°N、115°E附近有-40℃冷中心配合。乌兰察布市处在强锋区控制之下，冷空气沿脊前偏北气流大举南下，自贝加尔湖直冲向河套及华北一带，锋区也迅速南压，全市出现寒潮天气。

图1　2014年11月29日08时（a）、2015年1月25日20时（b）500hPa高空形势场

2.地面系统演变

1130过程地面冷高压从28日入侵我国，28日20时冷锋位于贝加尔湖以西至我国新疆中北部，锋后冷高压中心最大值为1048.2hPa。冷槽不断东移南压，冷空气不断南下，地面冷高压主体加强南压，30 日08时冷高压中心位于贝加尔湖以西，我国新疆以北，其最大值加强为1066.2hPa，乌兰察布市处于冷锋后部，冷空气开始影响全市。等压线变得更加密集，冷锋附近的气压梯度较大，在5个经距内分析出了4条等压线，锋前后的3小时变压差达22hPa，锋后强的气压梯度风和冷空气带来的下沉气流，使全市出现了大风天气。01日08时左右，冷高压主体侵入乌兰察布市，全市气温降至最低。1日14时，冷高压中心开始减弱，其前沿已移出我市。从24小时负变温中心移动过程（图略）的变化也说明冷空气在东移过程中是增强的，从29日的最大负变温-12℃到30日增大到-16℃，而且范围在扩大，最强冷中心在全市南部和以东地区。

0126过程当冷空气沿贝加尔湖高压脊前下滑堆积时，25日05时在地面蒙古西部形成冷高压，中心强度为1057hPa，此后地面冷高压不断发展加强，但停滞少动。到25日20时其前部的地面冷锋位于蒙古与我国交界一带，地面冷高压面积扩大，强度发展为1061hPa。26日02时，地面冷锋前锋南压至河套地区，锋面前后气压、温度、变压梯度密集。此后冷锋快速东移南压，影响河套地区，冷锋过境后地面降温强烈。27日02时，冷高压中心分裂出闭合小高压，高压中心达1052hPa，带来的分裂冷空气造成全市大幅度持续降温。28日08时后，高压变性，强度减弱，气温开始回升。

四、两次寒潮天气成因

1.前期回暖明显

2次过程冷空气到达前，乌兰察布市均有不同程度的回暖，但1130过程回暖强度更大一些，造成的寒潮天气更强一些。由于地面前期回暖显著，为冷空气到来后温度梯度的增大创造了条件。

2.高空强冷平流下沉入侵

分析2次过程爆发时850hPa的温度平流变化，1130过程与横槽对应的冷平流区范围较大，出现了自我国东北经河套至新疆北部的带状冷平流区域，冷平流在河套北部达到了-31×10-5℃·s-1的冷平流中心。0126过程，冷空气经我国东北、华北至内蒙古大部出现了东北西南向带状的冷平流区。冷平流中心在乌兰察布市北部达到了为-22×10-5℃·s-1，27日冷空气经河套地区，主体向东移动。2次强降温过程都是冷平流引起的，且冷平流中心和最大强降温中心有很好的对应关系。

1130过程中伴随强烈的下沉运动，从30日05时，强下沉气流区开始自西北向东南侵入乌兰察布市，且下沉速度不断加强，08时位于河套北部的强中心达到48×10e-2pa/s，由于强冷平流伴随强的下沉运动，造成动量下传引起我市大风天气，此后下沉运动持续一路侵袭内蒙大部、华北大部，到1日20时，乌兰察布市上空下沉运动开始减弱。

五、小结

1.不同点分析

（1）冷空气向南爆发的形势不同，1130过程是阻高崩溃，横槽旋转东移南下影响我国新疆北部、西北地区、内蒙古中西部等地；0126过程是在欧亚大陆环流形势维持稳定少变的情况下，高压脊发展引起我国上空径向环流较强，脊前强冷平流使锋区南下加强，影响我国西北地区大部、内蒙古大部、华北和东北等多地。

（2）2次过程的影响系统均为强冷高压和地面冷锋，差异是1130过程高压主体以补充南下的方式影响，其前部的冷锋在南下的过程中，锋区强，引起地面大风的同时造成乌兰察布市30日的强降温，1日冷空气主体侵袭我市，补充南下的冷高压造成进一部的降温，降温强度大；0126过程中，冷空气在蒙古西部我国新疆以北堆积，冷锋移动较快，冷高压主体稳定少动，以分裂出闭合小高压的形势，造成乌兰察布市的寒潮天气。

（3）冷平流范围和强度不同，0126过程冷平流中心是从蒙古国进入我国境内，冷空气路径偏东偏北，而1130过程强冷平流主要是来自中西伯利亚强冷空气东移南下影响，冷空气取西北东南向，先后影响新疆北部、西北地区和内蒙古大部。从影响河套地区的冷平流强度来看，1130过程也强于0126过程，强冷平流下沉入侵作用，可使地面气压梯度很快加大，造成大风，因此1130过程不仅降温幅度和影响范围较0126过程强，还出现了大风天气。

2.乌兰察布市冬季寒潮预报着眼点分析

（1）寒潮前回暖是冬季寒潮预报的重要指标，在冷空气势力相同的情况下，寒潮前回暖越强，降温强度越大。

（2）强冷空气在贝加尔湖、中西伯利亚附近堆积，地面冷高压中心强度达到1060hPa，及高空强劲的偏北气流是寒潮爆发的必要条件。

（3）高空环流形势的演变也进一步揭示了寒潮的爆发时间及影响范围。对于阻高崩溃型,寒潮爆发的关键是预报阻高何时崩溃、横槽何时转竖；高脊发展型预报的关键是槽后的脊何时加强、偏北风何时加大。

（4）地面强降温中心和850hPa冷平流强度中心有很好的对应关系。日常预报中，可根据冷平流中心确定最大强降温中心。

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