2014-04-23寒潮天气成因分析

和 扬，王清平，浦捷雯，沙艳萍

（民航新疆空中交通管理局阿克苏站，新疆 阿克苏地区 843001）

寒潮是我国冬春季严重的灾害性天气之一，是一种大规模的强冷空气活动过程，其主要特点是剧烈降温和大风，往往会给工农业生产、交通电力和人民生活等造成不利的影响。因此，做好寒潮天气预报服务，采取积极防范措施有一定的现实意义。国内在寒潮天气及其影响方面的研究成果很多。在20世纪50年代，国内就形成了经典的东亚寒潮理论。新疆有关寒潮天气的科研成果集中体现在1987年出版的《新疆短期天气预报指导手册》[1]中。该手册介绍了新疆寒潮的发生时段主要集中在春季，其次是秋季，冬季最少；冷空气入侵的路径主要有4条，即西方路径、西北路径、北方路径和超极地路径，其中，春秋两季，西北路径最多，占56%；冬季，西方路径最多，约占47%；北方路径主要出现于冬春两季；超极地路径次数少，主要发生在春季。2014-05-22—25的寒潮天气过程发生在春季，冷空气沿西方路径向南爆发，导致新疆大部寒潮天气，这在近年寒潮天气过程中属罕见。本文通过分析此次强寒潮天气，检验数值预报对此次寒潮天气的预报能力，以期为预报员提供有益的参考。

1 资料和方法

本文利用常规天气观测资料、美国国家环境预报中心和美国国家大气研究中心（NCEP/NCAR）NCEP/NCAR 1°×1°网格点逐6 h再分析资料，采用天气学原理和天气动力学诊断分析方法，对2014-05-22—25出现在新疆的强寒潮天气过程进行分析。寒潮标准根据国家标准GB/T 1987—2008中的相关规定，即24 h内日最低气温下降幅度≥8℃，或48 h下降幅度≥12℃，或72 h下降幅度≥12℃。过程最低气温应下降到4℃或以下，或观测有霜出现。

2 天气实况

2014-05-22—25，受乌拉尔山南下的冷空气和西南暖湿气流的共同影响，新疆出现了2014年春季首次大范围雨雪风沙的强寒潮天气。北疆大部、天山山区出现明显的雨转雨夹雪天气，其中，伊犁河谷、乌鲁木齐、天山东段出现暴雪中心（24 h降雪量≥12.1 mm），降水相态复杂。南疆地区出现大范围的大风、沙尘天气。

2014-04-22T16：00（北京时，以下同），受小股冷空气影响，乌鲁木齐机场出现西北阵风，最大风速15 m/s，出现了持续12 min500 m的沙暴天气。2014-04-23T02：07，出现了平均风速8 m/s、阵风15 m/s、瞬间最大风速17 m/s的西北大风，并伴随800 m的沙暴，03：30出现小阵雨，03：30—04：00，0.5 h内温度下降4℃，气压陡升3 hPa。05：00由小雨转为雨夹雪，05：30—07：00维持中雪，07：30转为小雪并伴有400 m的大雾天气，上午受高空槽过境的影响，大雪、中雪、小雪交替出现，11：37本场出现400 m大雪，降雪持续到12：00结束。此次强寒潮天气造成本场降水量为11.4 mm，过程降水量达到大到暴量，最低温度24 h下降15℃，最低温度降至－2℃。受翻山大风影响，喀什机场2014-04-23T21：20—23：00出现尘暴，并伴有最大15 m/s的西北大风，主导能见度最低400 m；库车机场2014-04-23T00：00—09：00出现沙暴，23：00—24：00出现尘暴，并伴有平均最大风速20 m/s、最大阵风27 m/s的西北大风，主导能见度最低100 m；阿克苏机场2014-04-23T00：05—03：19出现尘暴，伴有平均最大风速15 m/s、最大阵风22 m/s的西北大风，能见度最低50 m。哈密机场2014-04-23T01：19—16：00出现沙暴，伴有最大平均风速23 m/s、最大阵风30 m/s的偏东大风，主导能见度最低50 m；库尔勒机场2014-04-23T00：00—12：00出现了尘暴、沙暴，伴有最大平均风速14 m/s的偏东大风，主导能见度最低50 m；和田机场2014-04-23T23：56受东灌影响，出现了浮尘，主导能见度最低50 m。此次天气过程对农业、交通造成较大的影响。寒潮天气过程如图1所示。

3 大尺度环流背景分析

500 hPa，2014-04-20T08：00，东欧地区处于西北-东南向的高压脊区控制，乌拉尔山一带处于西北气流控制，西西伯利亚至中亚地区有短波槽活动，随着东欧脊北挺，使得乌拉尔山北侧的冷空气逐渐南下；2014-04-21T20：00，在乌拉尔山东侧形成明显的乌拉尔大槽，随后乌拉尔山大槽不断南压；2014-04-22T08：00，高空槽位于咸海-巴尔喀什湖地区，槽后偏北气流比较强，达到44 m/s，20：00乌拉尔山大槽分为南北两支，北支槽东移，南支槽东移南压至巴尔喀什湖地区，新疆区域受槽前偏西及西南气流控制，北疆西部国境线有明显急流，且最大风速可达40 m/s，并有风速辐合，22日夜间开始影响北疆地区。2014-04-23T08：00，高空槽位于北疆地区中部，沿天山一带及北疆东部地区降水持续，2014-04-23T20：00，槽位于乌鲁木齐以东地区，主要影响东疆地区。

图1 寒潮天气过程图

在地面图中，2014-04-21T08：00乌拉尔山-里海-咸海一带开始形成明显的高压，高压中心位于乌拉尔山北侧，中心值1 030 hPa，在高空引导气流的带动下高压逐渐东南下。2014-04-21T20：00，高压前沿进入南疆西部以西的中亚地区，在巴尔喀什附近生成低压；2014-04-22T02：00，高压前部进入伊犁河谷-南疆西部山区；2014-04-22T14：00，高压前部进入北疆地区，南疆西部山区附近气压梯度继续加强，高压中心位于乌拉尔山南侧，中心加强至1 035 hPa。随着高压进一步东移，2014-04-23T02：00，新疆区域处于高压前部，高压中心增强至1 040 hPa，这在春季非常罕见，天山山区气压梯度明显加密，23日夜间喀什、阿克苏、库车机场出现明显翻山大风。2014-04-23日白天，冷空气进入东疆地区，东灌天气开始，南疆地区出现大范围的沙暴、尘暴、扬沙、浮尘天气。2014-04-22T20：00，2014-04-23T08：00，500 hPa高空形势如图2所示。

4 诊断分析

4.1 温度平流

从图3 2014-04-22T20：00—2014-04-23T14：00 850 hPa冷平流分布图上可知，2014-04-22T20：00，新疆区域大部处于弱平流控制，强度为－10×10-4℃/s，北疆西部国境线开始冷平流强度加大，冷平流中心位于巴尔喀什湖东北侧，强度达到－40×10-4℃/s。

图2 2014-04-22T20：00，2014-04-23T08：00，500 hPa高空形势图

2014-04-23，冷平流开始侵入新疆区，北疆大部、南疆西部冷平流明显加强，中心位于伊犁河谷，强度为－50×10-4℃/s。2014-04-23T08：00，冷平流范围进一步扩大，新疆区域大部已被冷平流控制，但中心强度比02：00有所减弱，北疆大部处于－30×10-4℃/s，且－40×10-4℃/s-1区域明显扩大。此时，北疆地区降温也最为明显，2014-04-23T03：00—04：00，乌鲁木齐降温达4℃，14：00，冷平流中心逐渐东移至东疆地区，北疆地区、南疆东部、东疆地区处于－20×10-4℃/s范围，此后冷平流逐渐减弱，新疆区域大部开始升温。

图3 2014-04-22T20：00—2014-04-23T14：00，850 hPa冷平流演变图

4.2 水汽条件

北疆地区的强降雪天气离不开充足的水汽，分析整层水汽通量图可知，2014-04-22T20：00，锋区主要位于西部国境线附近，且水汽通量比较大，水汽通量中心位于南疆西部以西地区，强度为10 g/（cm·s·hPa）。随着锋区进一步东移南压并维持，2014-04-23T02：00，新疆区域大部受西北气流控制，水汽进一步输送至新疆地区，水汽通量在新疆区域分为两部分，北支大值区主要位于北疆地区，强度为8 g/（cm·s·hPa）。南支强度同北支。2014-04-23T08：00，水汽进一步东移，水汽通量大值区也随之东移。2014-04-22 T20：00—2014-04-23T08：00，1 000～300 hPa整层水汽通量演变如图4所示。

4.3 动力条件

沿44°N做气压垂直速度的剖面图，从中可以看出，2014-04-22T02：00，80°～90°E 500 hPa以下为上升气流区，最大中心位于850 hPa附近，强度为－1.5×10-1.Pa/s。随着系统东移，2014-04-23T08：00，上升运动区也随之东移，且上升运动随着高度升高向西倾斜，这与锋区走向较为一致。08时上升运动加强，且高度升高，400 hPa以下为上升区，最大上升区位于850 hPa，－1.5×10-1.Pa/s厚度加大，为降水提供了较好的动力条件。2014-04-22T20：00，2014-04-23T08：00气压垂直速度如图5所示。

图 4 2014-04-22T20：00—2014-04-23T08：00，1 000～300 hPa整层水汽通量演变图

5 卫星云图分析

分析云系分布及走向、发展可知，2014-04-22T20：00，高空槽云系主要位于巴尔喀什湖-西部国境线附近，且云系高度相对比较低，云带比较分散，北疆西部塔城、阿勒泰等地有零散的中高云，随着系统东移，高空槽云系逐渐密实，2014-04-23T02：00，高空槽云系主要位于北疆地区中部，乌鲁木齐地区处于高空槽云系前部，有不稳定云系活动，降水也开始加强,；2014-04-23T08：00，高空槽云系进入东疆地区，乌鲁木齐处于其尾部，云系后部残留有低云，高空槽过境乌鲁木齐时，乌鲁木齐地区降雪加大，2014-04-23T14：00，东疆地区的高空槽云系开始逐渐分散，在卫星云图中清晰可见东灌天气造成的浮尘、扬沙开始西进，浮尘边界、强度清晰可见。在卫星云图中可明显检出系统移动方向，且可以较好地监测沙尘的移动。2014-04-22T20：00—2014-04-23T17：00卫星云图如图6所示。

6 结论

此次强寒潮天气主要是由乌拉尔山附近的强冷空气南下，配合副热带南支暖湿气流北上，在北疆地区汇合造成北疆大部大风、雨雪、强降温天气。南疆地区主要受冷空气影响，出现大范围的翻山风、沙尘天气。

分析此次过程的温度平流、水汽条件、动力条件可知，强的冷平流使得高空锋区加强，充足的水汽为北疆雨雪天气提供水汽条件，强有力的动力条件使得水汽更好地抬升并凝结释放。从卫星云图中可以清晰看出高空系统的移动走向及发展加强，并能清晰看出东灌天气的沙尘发生、发展、移动路径，这对于没有气象观测的地方有较好的监测效果。

参考文献：

［1］张家宝.新疆短期天气预报手册［M］.乌鲁木齐：新疆人民出版社，1986.

［2］赵俊荣，郭金强，田惠萍.2008年4月天山北坡一次强寒潮天气成因分析［J］.气象与环境学报，2010，26（01）：54-58.

［3］牛若芸，乔林，陈涛，等.2008年12月2—6日寒潮天气过程分析［J］.气象，2009，35（12）：74-82.