2018年5月24日石河子地区的大风成因及其在ECMWF细网格产品中的解释应用分析

丁虎

摘 要 依据高空、地面、区域站和卫星云图实时资料，分析了石河子地区2018年5月24日的大风天气特征、环流背景、动力和热力条件，并对EC细网格数值预报产品进行了检验，以期能够为今后此类大风天气预报提供一定的借鉴。

关键词 大风；成因；欧洲细网格产品；检验；石河子地区

中图分类号：P456.7 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.26.071

大风是石河子地区乃至新疆常见的灾害性天气之一，会给人们的生命财产、交通运输、工农业生产造成严重的损失[1]。通过采用常规天气资料和细网格数值预报产品对2018年5月24日大风天气过程进行较详细的诊断分析，揭示了大风的成因，发现ECMWF细网格资料在大风预报中具有很好的指示意义，能够有效提高大风预报的准确性和预报的时效，能够给为石河子地区春季大风预报提供参考。

1 天气实况

2018年5月23日17时至24日上午，受西西伯利亚南下较强冷空气的影响，石河子地区普遍出现了5级西北风，10站达6级以上风，其中148团的风速为20.7 m·s-1，达7级。此次大风天气持续时间长，风速大，此时段正值棉花苗期，大风携带沙尘吹断棉花茎秆、叶面吹干、地膜被大风卷起毁坏，导致受灾农户重播，给莫索湾、下野地片区的部分农田造成较大损失，6 666.7 hm2作物受灾，成灾面积3 333.3 hm2，绝收面积1 333.3 hm2，损失400万元。

2 大风的成因

2.1 环流背景

500 hPa欧洲高压发展东移，与里黑海高压反气旋打通，环流经向度显著增大，在乌拉尔山附近形成贯穿南北的强北风带，5月23日8：00北风带上最大风速为北风

56 m·s-1，受强北风带引导，北方冷空气大举南下，西伯利亚低压快速南下并加深，冷空气中心最大强度达到

-32 ℃，22：08低槽位于乌拉尔山中部，23：08低槽南段已南压到巴尔喀什湖附近，23：20低槽已进入北疆地区，36 h东南移速约17个经度，随着上游高压的东移，北风带随之东移，引导冷空气不断南下，至此冷空气主体开始进入石河子地区，并造成一次明显的强降水和大风天气过程[2]。

850 hp位置处，23：08锋区尚在咸海至巴尔喀什湖一代，风场和温度场近乎呈垂直状态，表明锋区斜压性很强，到23：20锋区迅速东南下并进入北疆，锋后速度仍然维持在16 m·s-1，上游风速大，下游风速小，且风向与等温线交角大，锋区维持强的斜压性，表明锋区在进入北疆盆地后有进一步加强的趋势。

2.2 地面气压场和变压场特征

地面高压中心23：08位于里海北部，强度1 030 hPa，此后一路东南下，而中心强度略有减弱，到23：20中心位于咸海北部，中心强度1 026 hPa，23日20： 00高压开始不断东移，强度加强到1 032 hPa；地面冷锋23日8：00呈东北西南走向穿过巴尔喀什湖，20：00进入北疆地区，23日

20：00正负变压差达到8.3 hPa，23：003 h正变压中心进入奎屯到石河子市，最大变压达到5.5 hPa，如此强的变压差对大风产生十分有利。而在23日白天各地升温降压迅速，气温普遍升至30～33 ℃，从8：00—20：00连续3个时次3 h变压低于-2 hPa，而在23：003 h正变压大于5 hPa，热力和动力共同作用加剧气层不稳定，增强了垂直运动和能量的上下传递。

2.3 动力和热力不稳定指数特征

从23日8：00到23日20：00，K指数从28 ℃降低到

19 ℃，SI指数从0.46减小到0.28，湿对流有效位能指数从29.3增大到71.9，CIN从319降为0，T850-T500也从34 ℃增大到37 ℃，除K指数略小外，其他不稳定指标均指示有利于对流的发展。

2.4 垂直速度（OMEGA）和假相当位温（THETA-SE）

在天气来临前持续维持下沉运动，23日白天开始首先在底层出现上升运动，随着时间推移，上升运动不断向高空扩展，强度逐渐增强，到23日20：00左右整层维持上升运动，24日8：00后500 hPa以下仍为上升运动区，以上为下沉运动区。23日8：00前THETA-SE为上高下低结构，气层表现较为稳定，8：00—14：00上下层逐渐接近一致，气层趋于中性，14：00后在700 hPa以下为下高上低，呈不稳定结构，而700 hPa以上仍为上高下低的结构，

23日20：00后THETA-SE再度呈上下垂直状，并快速减小，等值线密度加大，能量得以快速释放。

2.5 云图的特征

23日20：00前石河子垦区以晴到多云为主，有利于升温，促进热力不稳定发展，而上游地区为东北西南向的带状云，本区上游的博乐地区伴有对流云体发展，云顶亮温-48 ℃，21：00起，云团逐渐进入石河子地区，并与西南方向的云团结合，云团面积明显扩大，亮温降低，到24日5：00对流云体完全合并，亮温降到-52 ℃，表明对流云体有较大发展，云团持续维持在24日8：00，而本地區强降水时段就出现在24日3：00—7：00，乌兰乌苏及南部沿山部分地区出现暴雨，乌兰乌苏最大降水30 mm。

3 Ecthin数值预报应用检验情况

3.1 500 hPa高度场

分别对23日8：00、23日20：00和24日8：00的500 hPa高度场进行了12 h、24 h、36 h和48 h的检验，结果表明3个时次的预报结果与实况十分吻合，槽脊位置、格点值与实况重合，只是在23日8：00（21日20： 00起报）检验中槽的预报略偏深，位置比实况偏西了约2个经度，但南北方向与实况一致。

3.2 850 hPa温度场

对5月23日20： 00和24日8：00 850 hPa温度场的12 h和24 h进行了检验，结果表明20：00的12 h和24 h预报与实况场有很好的吻合度，只是在暖中心的位置，实况是在北疆沿天山一带，而预报场则是在偏北的盆地里，比实况位置偏北。

3.3 850 hPa风场

从23日8：00本区域从东风转为西风，风速8 m·s-1，莫索湾、下野地的风速为12 m·s-1，沿山的风速为2～4 m·s-1，

风场分布显示有东西方向的风速辐合，北部风速明显大于南部风速，这一特点维持到23日23：00，此后风场逐渐转为西北风，风速维持在北大南小，更有利于辐合抬升运动，23日23：00开始风逐渐加大，到24日8：00，北部莫索湾附近出现24 m·s-1的大风区，南部风速也增大到16～18 m·s-1，对比地面实况，石河子地区22： 00开始出现大风天气，与850 hPa风场预报大值时段提前近5 h。

3.4 地面气压场

地面气压场在12 h、24 h预报形态与实况较为一致，中心气压值预报1 020 hPa，实况1 024 hPa，强度低于实况3～4 hPa，天气来临前的低压中心与报值与实况接近（975 hPa），24 h变变压预报大于实况2 hPa。

4 结语

乌拉尔山高压同位相叠加，其东侧北风带显著加强引导冷空气南下是此次大风天气的背景条件，23日8：00 500 hPa上北风带最大风速54 m·s-1，冷中心最低温度

-32 ℃，低槽36 h内南下速度达到17个经度。大风出现前地面快速升温，气压急剧下降，风场有明显辐合，3 h变压急剧增大，加剧不稳定发生，有利于锋加强和锋生，为大风发生创造了有利条件。EC细网格产品准确预报了形势变化，清楚反映了锋区加强、气压、风速急剧增大及动量向下传递过程。

参考文献：

[1] 王旭，马禹.新疆大风的时空统计特征[J].新疆氣象，2002，25（1）：1-3.

[2] 蒲云锦.莫索湾1961—2010年大风特征分析[J].干旱区资源与环境，2012，26（10）：24-27.

（责任编辑：赵中正）