营口地区冷锋过境引发的大风天气分析

陈海涛++林敏++张运芝++原久淞

摘要 利用MICPAS资料、营口地区地面气象站及区域自动站对2015年10月1日营口地区发生的一次大风天气过程进行分析。结果表明，冷锋过境型大风天气分析宜用天气模型与物理量诊断相结合的方法；冷锋后大风区出现在冷平流最强区域对应的位置，冷锋前后3 h变压正负中心的差值越大，风力则越强。大风区出现在正变压中心附近变压梯度最大的地方；冷锋后7级及以上偏北大风的判定方法：3 h变压正中心在辽西一带，3 h变压负中心在辽宁东北部到黄海一带，正负中心差值在10 hPa以上，则营口地区将出现7级以上偏北大风。

关键词 大风；冷锋过境；天气模型；物理量诊断；3 h变压；辽宁营口

中图分类号 P458.1+23 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）19-0226-02

大风是营口地区常见灾害性天气之一，受高空槽、低层切变线和地面冷空气的共同影响，同时也受地形因素的作用。气象观测业务中，瞬时风速≥17.0 m/s的风称为大风。朱乾根等[1]指出我国大风发布的特点是春季多，夏季少；沿海多，内陆少；北方多，南方少。我国经常出现大风天气的地区有松辽平原、华北平原、内蒙草原、青藏高原、台湾海峡以及辽东半岛。常见大风类型有热带气旋大风、高压后部偏南大风、冷锋后偏北大风、雷雨冰雹大风、温带气旋和低压大风。冷锋后部型天气形势是形成海上大风的重要天气形势之一。大风预报方法有天气气候学预报方法、统计学预报方法和模式直接输出。高瑞华等[2]通过研究指出，20世纪70年代以后，渤海海峡大风不断减小，大风减少的变化趋势存在3个主要周期，分别为2～3、5～6、15～16年。杨雪艳[3]研究中国东北风的气候变化得出，辽宁沿海地区是东北地区大风的多发地。王凤娇等[4]在分析山东北部沿海春季大风时发现，3 h变压梯度不仅决定风力大小，还能确定大风区域。

1 资料与方法

本文运用天气学原理，利用MICAPS常规资料，从大气环流形势、海平面气压、3 h变压、细网格风场进行分析，同时结合营口地区地面气象站及区域自动站资料进行分析。

2 天气实况

2015年9月30日20：00至10月1日13：00，營口地区普降中到大雨，西南部暴雨。1日7：00—17：00营口地区各监测站都出现了阵风7级以上偏北风大风，平均最大风力9级，瞬时最大风力11级。这次大风天气导致营口地区众多树木刮折刮倒、道路护栏刮坏、室外广告牌四处乱飞。

3 形势分析

从图1（a）可以看出，前期欧亚大陆中高纬度环流比较平直，在巴湖地区有一股冷空气逐渐发展，移到新疆地区势力逐渐加强，从东北北部到华北中部为一个狭长的低压带，聚集了较强的冷空气，冷中心强度为-32 ℃，这股冷空气是贝加尔湖北部冷空气和新疆地区冷空气东移合并而成的，贝加尔湖北部冷空沿槽后不断下滑，槽中有明显冷平流。从图1（b）可以看出，高空槽落后于地面锋线，是典型的第一型冷锋天气。从图1（c）可以看出，东北北部到山东半岛有明显的切变线和冷平流。从图1（d）可以看出，冷锋已经扫过营口地区，营口地区处于高压前部，等压线很密集，即有很强的气压梯度力很强。在河套地区有锋区，锋区移到龙江东南部至辽宁西部一带，锋区移出东北地区，移到日本半岛一带，大风天气出现在冷锋过境后。综上可知，这是一次受深厚冷空气影响带来的一次较强冷锋天气过程。

4 大风预报方法

此次大风属于冷锋后偏北大风，适合利用天气模型与物理量诊断相结合的方法。此次大风的产生主要是因为冷空气堆积产生强气压梯度风，地面迅速加压产生强变压风，冷空气下沉动量下传。冷锋后部型海上大风多发生于春季和冬季，冷锋后部高压前沿梯度最大的地方为大风发生区域，冷高压强度越强，大风风速则越大，持续时间也越长。将北纬38°～42°、东经119°～125°作为沿海大风预报的要素关键区（地面、850 hPa、700 hPa），北纬34°～46°、东经113°～131°作为沿海大风预报的500 hPa关键区。应对区内位势高度差、气压差、降水量、等高线数、地面变压、变温、温度平流、涡度平流、垂直速度及稳定度等气象要素进行统计分析。

利用高空图分析冷平流的分布和强度，可反映冷空气的活动情况。从图1可以看出，500 hPa从东北北部到华北中部为一个狭长的低压带，700 hPa和850 hPa有对应的切变线，高空槽深厚。冷平流从500 hPa到地面一直存在，冷平流强。与地面冷锋相配合的高空槽越深、槽后的冷平流越强，就越有利于大风在冷锋后出现，冷平流最强区域所对应的位置即为大风区出现的位置。

锋后有强冷空气活动，锋区的大气斜压性加强，环流加速度使冷空气下沉、暖空气上升。低层水平加速度由冷气团指向暖气团，使冷锋后的偏北风加大。冷空气下沉，动量下传使锋后地面风速加大[5]。此外，冷锋后上空的冷平流使锋后近地面层出现较大的正变压中心，变压风使地面风速加大，大风主要是出现在冷锋后高压前气压梯度力最大的地方。因此，需要分析地面锋区、正负变压大值区、中低层冷平流、负变温中心、垂直速度、高低空槽和急流等。

冷锋前后3 h变压分布主要是由冷暖空气的活动所引起的，3 h变压数值是预报锋后大风的良好指标。从图2可以看出，10月1日2：00冷锋前后正负变压差值为7 hPa，锋后偏北风在变压梯度较大的正变压中心附近为4级；5：00冷锋前后正负变压差值为9 hPa，锋后偏北风在变压梯度较大的正变压中心附近为7级以上；8：00冷锋前后正负变压差值为11 hPa，锋后偏北风在变压梯度较大的正变压中心附近为7级以上；11：00冷锋前后正负变压差值为10 hPa，锋后偏北风在变压梯度较大的正变压中心附近为8级以上。因此，冷锋前后3 h变压正负中心的差值越大，风力则越强，大风出现在正变压中心附近变压梯度最大的地方。

综合可知，3 h变压正中心在辽西一带，3 h变压负中心在辽宁东北部到黄海一带，正负中心差值>10 hPa，则未来营口陆地将出现7级以上偏北大风。此外，还应当注意地形和地理位置对大风的影响。

5 结论

（1）冷锋过境型大风分析适用天气模型与物理量诊断相结合的方法，锋后有强冷空气活动，锋区的大气斜压性加强，加大冷锋后的偏北风，大风主要是出现在冷锋后高压前气压梯度力最大的地方。

（2）冷锋后大风区出现在冷平流最强区域所对应的位置，冷锋前后3 h变压正负中心的差值越大，风力则越强。大风区出现在正变压中心附近变压梯度最大的地方。

（3）营口陆地冷锋后偏北大风风力>7级的判定方法：3 h变压正中心在辽西一带，3 h变压负中心在辽宁东北部到黄海一带，正负中心差值在10 hPa以上，则未来营口陆地将出现7级以上偏北大风。

6 参考文献

[1] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2007：267-275.

[2] 高瑞华，王式功，张孝峰，等.渤海海峡长岛风特性研究[J].太阳学报，2001，41（2）：729-731.

[3] 杨雪艳.中国东北地区风的气候变化特征及大风的成因研究[D].兰州：兰州大学，2008.

[4] 王凤娇，赵坤，葛翔，等.“4.15”鲁北沿海东北大风分析[J].安徽农业科技，2013，26（4）：729-731.

[5] 高松影，刘天伟.丹东地区大风气候事实分析[J].气象，2007，33（8）：98-103.