河西西部地区一次无降水致灾大风天气过程分析

任桂萍,柯 伟

（嘉峪关市气象台 ,甘肃 嘉峪关 735100）

1 引言

据统计，区域性大风是河西地区最常见的一种灾害性天气，其中春季发生频率最高，秋季次之（西北天气），而春秋大风又往往与寒潮，强降温联系在一起。气象上将平均风力≥6级（风力≥10.8 m/s）或瞬时风力≥8级（风速≥17.2 m/s）称之为强风。平均风力≥8级的称之为大风，大风常具有很大的破坏力，可以折断树木，刮倒广告牌匾，损坏房屋门窗、围挡、棚架等易被风吹动的搭建物。河西西部地区因为其特殊的地理位置以及生态环境，在春季3-5月是大风沙尘天气高发时段，本文通过对河西西部地区一次冷锋过境引起的致灾偏西大风过程进行较为详细的分析，得出一些有益的结论，对今后的大风尤其是致灾大风的天气预报预警提供一些参考依据。

2 天气实况

2017年5月2-4日，河西西部地区出现大风天气过程，酒嘉地区9个测站有6个测站均出现8级以上偏西大风，其中嘉峪关、酒泉、玉门、马鬃山均出现瞬时9-10级大风，出现时段集中在5月3日04-18时，为了更好了解此次大风的特点，本文选取大风持续时间最长，强度最大的玉门，嘉峪关两站为代表站，通过数据分析发现：玉门起风开始时间是5月3日03时，过程极大风速21.7 m/s，出现时间4时59分；嘉峪关大风开始时间为5月3日05时，过程最大风速30.5 m/s，出现时间5月3日6时09分，从风速演变情况来看，嘉峪关站起风时间较玉门晚，但风速却明显比玉门大，说明冷空气在东移过程中是不断加强的，在影响嘉峪关时达到最强。

总体来说，此次大风天气范围广，持续时间长，造成的灾害损失都为建站以来首例。

本文重点分析此次大风最强时段（平均风力≥8级），即5月3日04-15时致灾大风天气过程。

3 大尺度环流背景特征演变

2日20时500 hPa高空图上，欧亚大陆高纬度地区为两脊一槽型，两脊分别位于里海和我国东北地区，一槽位于新疆北部，高空槽南北跨度大于10个纬度，槽内等高线非常密集，一个纬距内有8-10条等高线，6条等温线，槽前等高线和等温线的交角非常大，对应较强冷平流。3日08时（图略），高空槽东移进入甘肃境内，槽线从90°E移动到100°E左右，冷中心也65°N移动到55°N，由于脊后强盛的偏北气流使得冷空气不断向南堆积形成一个切断低压，低压中心528 gpm，冷中心气温-42℃。同时我国东北地区高压脊也有所发展，使得冷槽东移的速度明显减慢，也延长了此次大风的持续时间。地面图上，2日20时，地面冷高压还未进入甘肃境内，高压中心强度1032.5 hPa，河西西部地区处于蒙古热低压底部，3日02时地面图上，冷锋进入甘肃境内，气压梯度加大，在玉门附近形成一个ΔP3大于4 hPa的正变压中心，气压梯度的加大是造成大风的主要原因。研究表明，冷锋后最大风速经常出现在正变压中心附近变压梯度最大的地区，这也与此次大风过程的位置大致吻合。2日20时-3日08时（图略），槽后700 hPa存在风速大于12 m/s，500 hPa存在风速大于32 m/s的强的西北风急流带，空气是粘性流体,上层风速大,对下层空气有拖曳作用,有利于低层风速加大;在垂直方向上,高层风速大,低层风速小,对空气有抽吸作用,有利于低层空气产生辐合,风速加大。可见急流的存在,也是造成3日河西西部地区风速达到极值的一个原因。

4 物理量诊断分析

4.1 涡度、散度、垂直速度

涡度，散度，垂直速度都对大风天气有很好的指示作用。涡度是指空气的旋转程度，涡度为正，气团逆时针旋转，辐合上升；涡度为负则为顺时针旋转，则辐散下沉。为了更好地分析大风区域上空涡度，散度，垂直速度的发展演变，做从玉门到嘉峪关的涡度散度垂直剖面，分析发现5月2日20时-3日08时，400 hPa以下玉门至嘉峪关一带为一致的负涡度控制，以上为正涡度控制，结合散度、垂直速度场（图略）来看，玉门至嘉峪关从地面到高空均为下沉运动，这种低层辐散抽吸，高层辐合下沉的形成的环流的配置，为动量下传提供了动量条件，有利于动量向下传播且不利于降水的出现。

4.2 3 h变压

3日02时（图略）冷锋进入甘肃境内，锋面前后3 h变压突然加强，敦煌-阿克塞-肃北一带出现+4 hPa的变压中心，玉门-嘉峪关出现-1 hPa的负变压中心，进入05时（图略），冷锋移出，整个河西西部地区处于中心值为+3 hPa的正变压中心，分析发现，3 h变压中心的强度与移动与大风的发生时间和强度对应较为一致，且3 h变压中心的移动跟大风移动路径也基本一致。

4.3 温度平流

冷空气的活动和冷平流的强度，分布和移动变化对大风天气过程的预报具有很好的指示意义。2日20时500 hPa（图略）冷平流中心位于新疆东北部至甘肃最西部，新疆中部地区则为暖平流控制，到了3日08时500 hPa（图略），冷平流中心移动至酒泉以东至蒙古一带，河西西部地区整个受暖平流控制，而700 hPa，河西西部地区则仍然受到冷平流的控制，这说明冷平流在自西向东的移动过程中，产生了垂直下传，使得低层的冷平流加强且移动缓慢，且冷平流的移动路径与地面冷锋的移动有较好的对应关系。

4.4 温度平流垂直剖面

为了更好的分析冷空气演变过程，沿39.7°N做温度平流的垂直剖面，由2日20时温度平流垂直剖面图可以看出，高层400 hPa以上在96°E附近有一冷平流中心，中心强度-8.8℃/s,低层700-500 hPa为弱的暖平流，中心强度2.4℃/s，到了3日08时，分析温度平流垂直剖面图可以看出在700 hPa，98.0°E附近有冷平流中心，中心强度-2.4℃/s,在高层300 hPa，95°E有中心强度-8.4℃/s的冷平流中心，这说明冷空气在东移过程中不仅自西向东传播，还自上而下传播，正是这种由高层向低层的传播增强了低层的温度梯度和气压梯度，为大风的生成创造了有利条件。

5 结语

(1)500 hPa，新疆冷槽的发展东移，地面冷锋过境是造成此次河西西部地区大风天气的主要原因。

(2)低层辐散抽吸，高层辐合下沉的环流的配置有利于动量向下传播，是此次地面风速达到极值的重要条件。

(3)锋面过境时，500 hPa、700 hPa 该地区被负涡度控制，700 hPa辐散，热力条件，动力条件不足都是本次过程该地区无降水的重要原因。

(4)冷平流和3 h变压的强度，分布及移动变化对大风天气过程的预报具有很好的指示意义。

(5)河西走廊特殊地形所产生的狭管效应对于灾害性大风的产生起着很好的增幅作用。

(6)此次致灾大风天气过程分析对开展大风的预测，预警具有重要的指导意义。