2015年九江地区“倒春寒”天气过程分析

张晶晶， 辛学飞

(1.江西省九江市气象台，江西九江 332000；2.湖南省张家界市气象台，湖南张家界 427000)



2015年九江地区“倒春寒”天气过程分析

张晶晶1， 辛学飞2

(1.江西省九江市气象台，江西九江 332000；2.湖南省张家界市气象台，湖南张家界 427000)

利用NCEP再分析资料、Micaps资料、高空探测资料和观测资料，对2015年4月6～9日持续连阴雨天气过程发生时的环流形势、水汽及垂直结构进行了分析，研究这次连阴雨过程的形成原因。结果表明，从形势上分析，这次过程的主要影响系统是冷锋和南支槽；乌山阻高的形成有利于环流形势的稳定维持以及冷空气的堆积。地面冷空气呈东路不断渗透南下影响九江地区，导致该地区气温持续偏低，出现倒春寒。此次过程冷空气以中路路径为主，冷空气从蒙古经我国华北补充南下，冷锋在南岭停留3 d后南移出海，贝加尔湖以西的高压脊稳定维持，为低涡后部冷空气南下提供通道，使得冷空气可以持续下滑至江南，形成倒春寒。垂直结构分析显示，这次过程中低层辐合中心和高层辐散中心基本垂直且与强降水区相对应，说明辐合辐散场的垂直配置有利于产生较强或较稳定的降水；且高空急流的动量下传和高纬度地区的冷空气持续南侵也为湖南连阴雨的产生提供有利条件。

倒春寒；冷空气；环流形势；物理量

春季是冬季风向夏季风的过渡季节，江西地处长江之南、南岭之北，正是南方的暖湿气流与北方干冷气流在此交替往返的地带，冷暖空气活动频繁，因此，江西省春季天气变化剧烈，冷暖无常。每年3月～4月上旬是江西省的早稻播种育秧期，是农业生产的关键时期之一，低温阴雨或倒春寒天气过程对早稻播种育秧有重要影响[1-2]。九江的春季冷空气影响频繁，低温阴雨和倒春寒是农事关键期的预报重点之一。

近年来，许多气象工作者从不同方面对我国各地出现的强倒春寒和春季低温阴雨雪天气进行了研究[3-8]，如张云瑾等[9]在统计分析云南省1960～2004年倒春寒过程的基础上对倒春寒过程进行分类，同时分析了冷空气路径；郑建萌等[10]探讨了倒春寒发生与乌拉尔山高压脊、西伯利亚横槽转竖和南支槽的关系。以上研究成果提高了预报员对华南强倒春寒灾害性天气的认识，但大部分研究均是关于贵州云南广西地区，而对于长江中下游地区的研究甚少。笔者结合九江市气候变化特点，利用NCEP再分析资料、Micaps资料、高空探测资料和观测资料，对2015年4月6～9日持续连阴雨天气过程发生时的环流形势、水汽及垂直结构进行了分析，研究这次连阴雨过程的形成原因，以期为今后这类天气的预报服务提供参考。

1　资料与方法

1.1资料来源数据来源于九江全市人工测站观测资料;形势分析利用NCEP 再分析资料(水平分辨率2.5°×2.5°)、Micaps资料和南昌站高空探测资料。

1.2倒春寒标准农业气象试验指出，日平均气温≤12 ℃、维持期≥3 d，不利秧苗生长，如果降温伴随着阴雨，危害就更大，这是比较公认的指标。倒春寒天气在江西并不少见，1961年以来该省4月上中旬共发生倒春寒37次，其中全省性(90%以上县市出现)的有24次。但2015年4月6～9日气温从极高到极低的反差却是较为罕见。

2　过程概况和主要特点

2.1过程概况3月31日～4月9日天气变化剧烈，先后经历了异常回暖、强对流、暴雨、强降温等过程，此次过程出现前九江各县市天气晴好，3月31日全市平均气温29.4 ℃，日最高气温创历史同期新高。4月2～3日有一股弱冷空气渗透南下，造成北部小幅度降温，降温同时伴随局地雷雨大风、冰雹等强对流天气；4日晚开始新的一股强冷空气南下，气温聚降。7日平均气温较2日下降了14～18 ℃，最低气温普遍下降10～14 ℃，修水7日夜间最低气温仅3.8 ℃(图1)，4月上旬平均日照时数仅有2.1～2.5 h，较常年( 28.7～29.3 h) 偏少91.5%～92.7%，为1981年以来历史同期第二少值。持续低温、阴雨、寡照天气不仅影响交通安全，还易造成呼吸系统感染患病，也对农作物、蔬菜、花木等生长发育造成一定影响，导致蔬菜播种时间延迟、生长缓慢、产量降低且品相较差等。

图1　2015年4月1～10日九江地区平均气温变化Fig. 1　The average temperature in Jiujiang Area from April 1 to 10, 2015

2.2主要特点

2.2.1前期天气异常回暖。3月31日～4月2日上午九江市天气回暖明显，九江全市除庐山23 ℃外，其余地区日最高气温升至29～32 ℃，其中彭泽县最高气温创4月上旬历史同期新高。

2.2.2雨量相对集中，累计雨量大。 2日08：00～7日20：00全市平均降水159.8 mm，降水主要集中在九江市环庐山、鄱阳湖地区，有60个乡镇(村)超过200.0 mm，以永修燕山分场429.1 mm为最大，庐山大月山水库284.0 mm次之；期间永修、德安部分乡村出现了短时内涝和地质灾害。

2.2.3强对流天气频发。2～5日全市强对流天气频发，闪电数高达9 531次，且雷暴强度较大；39个乡镇(村)先后出现1 h超过30 mm的短时强降水；修水、庐山区、九江县等地出现8级雷雨大风；庐山、庐山区出现最大直径达6 mm的冰雹天气；环庐山周围部分乡村出现风雹灾害。

2.2.4北方冷空气势力强，全市降温明显。北方强冷空气南下影响，4月5日晚～7日九江市鄱阳湖地区出现6～7级偏北大风，全市平均气温较1～2日下降了14～18 ℃。

3　环流形势分析

3.1高空形势4日1～8日20°～30°N的中低纬地区500 hPa气流平直，同时多小波动东移(图2a)；副高584 hPa线位于20°～25°N，我国南方地区水汽充沛，有利于将孟加拉湾和南海的水汽向长江中下游地区输送。4月1日亚欧大陆中高纬度为一槽一脊型，乌拉尔山附近有一阻塞高压，中心强度为103 5 hPa，西南地区与华中地区受热低压控制，天气晴好，地面增温明显。4月2日开始热低压开始分裂东移，20：00在四川和渤海湾形成2个低值系统，长江中下游受东侧低压后部偏北气流的影响，低压倒槽发展；3日东侧低压被北方冷高压所取代，四川境内的低压开始南落减弱；4日北方冷空气前沿已经到达河套秦岭一线；5日14：00，冷空气前沿已经渗透南下达到赣北地区；5～6日冷空气在西西伯利亚、贝加尔湖一带堆积增强。6日20：00西西伯利亚冷高压长轴呈西北—东南向，冷空气向亚洲东部暴发，以东路路径影响赣北地区。7日冷高压迅速南下控制全国大部地区，中心位于黄淮、江淮和湘北地区；至8～9日冷高压中心控制九江地区(图2b)。从整个过程可以看到，前期的阴雨天气加上后期的强冷空气南下控制，导致九江地区出现倒春寒天气，并带来了明显的降水。

图2　2015年4月1～8日500 hPa平均高度场 (a)和地面冷空气路径(b)Fig. 2　The 500 hPa mean height field (a) and ground cold air path(b) from April 1 to 8, 2015

3.2中低层风场4月2日08：00～20：00高空迅速转为低槽控制；700 hPa湘西北有暖式切变发展，赣南维持20 m/s以上的西南急流；850 hPa在赣中也有低空西南急流维持，九江处在8 m/s的风速辐合区；925 hPa赣北东部为冷切，赣北西南部切变发展，九江正处在切变线上(图3a)。700 hPa温度槽和850 hPa温度脊在九江上空出现上冷下暖的不稳定层结配置，且850 hPa温度脊线与低层显著湿区重合，表明将有中等强度的对流活动发生。4月3日20:00 (图3b),700 hPa有最大风速22 m/s低空急流穿过赣西北；850 hPa切变线位于赣北北部，同时在赣北也有低空西南急流维持，最大风速达18 m/s，九江处在急流出口区的左侧；850 hPa温度脊线处在湿舌区的西侧，有利于强对流活动的发生；925 hPa切变线在赣中，在九江的北部地区具有强对流发展的中尺度条件，因此在九江的永修3日晚出现了128.6 mm的强降水天气。4日，随着南支槽前的短波活动，偏南气流加强，达24 m/s，切变维持在赣中以北，全省范围均出现了不同程度的降水；6日随着冷空气南压，切变线南压至赣中偏南地区；7日20：00，切变线移出江西。

3.3地面影响系统分析此次过程冷空气以中路路径为主，冷空气从蒙古经我国华北补充南下，冷锋在南岭停留3 d后南移出海(图4)，贝加尔湖以西的高压脊稳定维持，为低涡后部冷空气南下提供通道，使得冷空气可以持续下滑至江南。 2日14：00地面锋面位置维持在赣北一带，低层辐合较强，且水汽通道强盛，有利于较强降水的发生。 3日晚，强冷空气扩散南下进入江西省，持续推进南压，锋面南压至赣中一带，20：00开始影响，自北向南气温逐渐下降，冷高中心位于西西伯利亚，中心强度为1 030.0 hPa；锋面在南移过程中，冷高压向南分裂，锋区气压梯度很大，致使九江市出现了5级以上的大风；4～6日，存在一条静止锋在江西到两广之间来回摆动。从地面图上可以看出，4日冷锋到达赣中位置冷高压中心值为1 032.5 hPa，5日略有所南压，处于赣南，6日缓慢移至华南北部(图4)，而7～11日九江市一直处于高压底部，所以4～11日九江市持续阴雨天气，11 日后高原南支槽逐渐东移，中低纬地区转由偏西北风控制，12日之后，九江市为变性高压控制，天气好转，阴雨天气结束。

图3　2015年4月2日20：00(a)和3日20(b)高低空配置综合Fig.3　Composite chart of high-low altitude configuration on 20:00 of April 2 (a) and 20:00 of April 3, 2015 (b)

图4　2015年4月4～6日冷锋移动路径Fig. 4　Cold front moving path from April 4 to 6, 2015

4　物理量分析

4.1水汽条件由图5可知，来自孟加拉湾和南海上空的水汽是这次连阴雨过程的主要水汽来源，且850 hPa的水汽通道比700 hPa更强。

4.2温度条件700 hPa大部分时段为偏北风，850 hPa南北风向不断转换，表明低层一直有冷空气补充南下，引起低层气温较低。5日08：00～7日20：00，850 hPa温度为0 ℃，说明冷空气比较强盛。当较强的冷空气与暖湿气流相遇，造成九江市7日的较强降水。

4.3垂直结构分析从4月7日高空风场和经向散度分布(图6)来看，在20°～ 30°N 附近的对流层低层有一辐合中心，最大中心强度达-1.5×10-5s-1，辐合区上方在250 hPa附近有强辐散区，辐散区正好位于高空西风急流的右侧。强降水过程中低层辐合中心和高层辐散中心基本垂直且与强降水区相对应，说明这种辐合辐散场的垂直配置有利于该区域产生较强降水，由于结构非常稳定，故有利于产生持续性的连阴雨。

注：色斑代表水汽通量散度；流线代表风场。Note: Colored patches indicated vapor flux divergence; and filament line indicated wind field. 图5　2015年4月4～9日850 hPa(a)和700 hPa(b)水汽通量散度和风场Fig. 5　 Vapor flux divergence and wind field at 850 (a) and 700 hPa (b) from April 4 to 9, 2015

5　小结

(1)由于前期受西南暖湿气流和地面低压倒槽共同影响，气温比同期偏高，为南下冷空气影响气温陡降创造了条件。前期高温不稳定能量的积蓄、冷暖气团的强烈交汇以及南支波动的东移为雷暴、雷雨大风、冰雹等天气提供了良好的能量基础和触发条件。

(2)从形势上分析，这次过程的主要影响系统是冷锋和南支槽；乌山阻高的形成有利于环流形势的稳定维持以及冷空气的堆积。地面冷空气呈东路不断渗透南下影响九江地区，导致该地区气温持续偏低，出现倒春寒。

(3)此次冷空气以中路路径为主，冷空气从蒙古经我国华北补充南下，冷锋在南岭停留3 d后南移出海，贝加尔湖以西的高压脊稳定维持，为低涡后部冷空气南下提供通道，使得冷空气可以持续下滑至江南，形成倒春寒。

图6　2015年4月7日02：00(a)和08:00(b)112.9°风场和散度的垂直剖面Fig. 6　Vertical sections of 112.9° wind field and divergence on 02:00 (a) and 08:00 (b) of April 7, 2015

(4)垂直结构分析显示，这次过程中低层辐合中心和高层辐散中心基本垂直且与强降水区相对应，说明辐合辐散场的垂直配置有利于产生较强或较稳定的降水;且高空急流的动量下传和高纬度地区的冷空气持续南侵也为湖南连阴雨的产生提供有利条件。

[1] 秦剑,琚建华,解明恩.低纬高原天气气候[M].北京:气象出版社,1997:107-112.

[2] 段旭,王恒康,董谢琼.云南春季低温标准的研究[G]//云南省气象局.云南短期预测系统的研究.昆明,1997.

[3] 高正旭,周月华,杜良敏.2007/2008年湖北省冬季异常低温雨雪过程成因分析[J].暴雨灾害,2008,27(2):166-171.

[4] 吴古会,彭芳,崔庭,等.2011年冬季贵州低温雨雪冰冻天气的成因分析[J].气象,2012,38(3):291-299，64-72.

[5] 陈红专,叶成志,龙丽华.2011年1月湖南罕见持续性暴雪天气成因分析[J].暴雨灾害,2012,31(2):141-148.

[6] 徐双柱,王晓玲,王平,等.湖北省冬季大雪成因分析与预报方法研究[J].暴雨灾害,2009,28(4):333-338.

[7] 李灿,张端禹,冯明,等.南方极端低温雨雪冰冻过程天气学特征分析[J].暴雨灾害,2009,28(4):321-327.

[8] 尤红,曹中和,郭文华,等.昆明准静止锋下的云南强倒春寒天气分析[J].气象,2006,32(3):56-62.

[9] 张云瑾,戴卫帮,程建刚.云南省“倒春寒”灾害性天气的研究[J].云南地理环境研究,2007,19(3):15-18.

[10] 郑建萌,段旭.云南春季低温的诊断分析[J].气象,2001,27(5):35-37.

Analysis of the Weather Process of Late Spring Coldness in Jiujiang Area in 2015

ZHANG Jing-jing1, XIN Xue-fei2

(1. Jiujiang Meteorological Station of Jiangxi Province, Jiujiang, Jiangxi 332000; 2. Zhangjiajie Meteorological Station of Hunan Province, Zhangjiajie, Hunan 427000)

By using the NCEP reanalysis data, Micaps data, High altitude detection data and observational data, we analyzed the circulation feature, water vapour and vertical structure by continuous rain weather process from April 6 to 9, 2015. The formation causation of this continuous rain weather process was researched. Results showed that the main effect system of this process was cold front and south trough. The form of ural blocking high was helpful to the stability of circulation feature and the accumulation of cold air. The ground cold air continuously penetrated southward and affected Jiujiang Area, which led to the continuous low temperature and late spring coldness in this area. In this process, cold air was mainly the middle path. The cold front stayed in Nanling for 3 d and moved out of the sea. High-pressure ridge west of the Baikal Lake was stable, so that the cold air moved the regions south of the Yangtze River and formed late spring coldness. Vertical structure analysis showed that in this process, low convergence center and high divergence center were basically vertical and was corresponded to strong precipitation area, indicating that the vertical allocation of convergence and divergence fields was helpful to produce relatively strong or stable precipitation. The download momentum of upper-level jet stream and the cold air invading of high latitude area also provided favorable conditions for the production of continuous rain in Hunan Province.

Late spring coldness; Cold air; Circulation feature; Physical quantity

2012年公益性行业(气象)科研专项(GYHY201206004);中国气象局气象关键技术集成与应用项目(CMAGJ2013M74)；中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室2012年开放课题(2012LASW-B01)；2012年开放课题南京雷达气象与强天气开放实验室2012年研究基金(BJG201205)。

张晶晶(1986- )，女，甘肃金昌人，工程师，从事短时短期天气预报工作。

2016-04-26

S 165

A

0517-6611(2016)18-164-04