2017年10月固原一次大到暴雪型寒潮天气过程分析

2018-06-29余文梅马国涛景博龚晓丽

现代农业 2018年6期

余文梅马国涛景博龚晓丽何云

（1.中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，宁夏银川 750002；2.宁夏气象防灾减灾重点实验室，宁夏银川 750002；3.固原市气象局，宁夏固原 756000）

宁夏位于西北地区东部，寒潮天气对农牧业、工业、交通等影响较大，是宁夏灾害性天气之一。根据中国气象局最新业务规范并结合实际情况，宁夏寒潮标准定义为：24h或48h日平均气温下降10℃ 或12℃及以上，且最低气温在5℃以下并伴有大风、降水或沙尘暴[1]。宁夏寒潮多发生于春季，占寒潮总次数53.6%，秋季次之，冬季最少。针对寒潮天气，宁夏气象工作者对本区的寒潮天气进行了分析研究，得出了一些研究成果[2-7]。

本文利用micaps、区域自动站等常规资料和ncep资料，对2017年10月7日至10日的寒潮、大到暴雪、霜冻天气过程的环流形势及物理量进行了分析。以期进一步提高对寒潮的科学认识，以提高宁夏寒潮天气的预报能力。

1 天气实况

图1 2017年10月7日20时至10日08时累积降水量

受西伯利亚—巴湖东移南压扩散冷空气的影响，2017年10月7～10日固原市先后出现了寒潮、中雨转暴雪、霜冻天气。

1.1 降水实况

2017年10月7日20时至10日08时，固原全市出现了一次中雨转大雪的天气。累积降水量普遍在13.2～49.9mm之间，最大降水量出现在彭阳县孟虎山庄为49.9mm。这次大的降水带出现在中东部，降雪出现在9日夜间，积雪厚度普遍在3～5cm。

1.2 温度实况

相较于6日，7日最低气温、最高气温、平均气温明显升高（图略），之后气温呈直线式下降。到10日最高气温开始回升，但最低气温和平均气温达到最低，9日清晨原州区、隆德、泾源出现霜冻，10日清晨全市出现霜冻。

表1 固原各站7～9日平均气温下降幅度

由表1可看出，9日固原全市平均气温与7日相比下降8～12℃，各站日平均气温48h降幅为：原州区11.2℃、西吉 10.3℃、隆德 9.2℃、泾源 10.4℃、彭阳8.8℃，三站（原州区、西吉、泾源）达到寒潮标准，最大降温幅度出现在原州区。

2 高低空环流形势及主要影响系统分析

2.1 500百帕环流形势

降水前期，欧亚中高纬度呈两脊一槽型，乌拉尔山有一高压脊，西西伯利亚至巴尔喀什湖有一冷涡，在贝加尔湖东部有一弱脊，这样就形成了“东高西低”的降水形势。之后西伯利亚冷涡逐渐缓慢旋转东移南压，冷中心维持在-36℃，中纬度气流较平直，副热带高压逐渐北抬，径向环流逐渐加大（如图2a）。到8日08时副热带高压脊北抬至40℃附近，副高外围形成西南大风速带，最大风速达到22m/s，暖平流加大，锋区压至东北北部至新疆北部。到8日20时冷涡南压至新疆北部，之后冷涡之间东移。至10日08时低涡移动至蒙古中部（如图2b），宁夏处于冷涡底部，固原已处于西北气流中，降水趋于结束。

图2 a.2017年10月7日20时500hPa高度场;b.2017年10月10日08时500hPa高度场

2.2 700百帕天气系统分析

降水前期有温度脊自河套向东北方向伸展，到7日20时温度脊明显减弱（图略），在甘肃南部至河套有一冷切，低空急流也北抬至重庆至陕西东南部，配合高空浅槽的影响，降水开始。8日20时冷切依然压在固原上空（图略），低空急流东移难退至陕西南部，至9日20时冷切移出固原（图略），转为西北气流。

2.3 地面天气系统分析

6日20时西北地区东部已有热倒槽形成，冷锋压在新疆北部，冷高压处于巴尔喀什湖附近，冷高压中心值达到1039百帕。之后巴尔喀什湖附近的冷高压缓慢东移并加强，倒槽维持少动并明显加强，且有冷空气沿内蒙古西部分裂南下进入河西、青海。于7日14时在西川与甘肃交界处形成低压，低压中心值达1007百帕，冷高压加强至1044百帕，冷锋移动至贝加尔湖至新疆中部。之后冷空气开始扩散南下，至8日20时倒槽减弱南退，在河套西侧至黑龙江西北部形成一东北西南向副冷锋，冷高压母体移动到蒙古境内，中心值达到1052百帕。9日08时副冷锋压在固原，冷高压母体一直在蒙古境内，到9日20时副冷锋已移出固原。

3 诊断分析

3.1 温度、海平面气压对比分析

通过分析（图略），得出在过程前期固原各县区都存在潮前回暖现象，气压降低的时候气温回升，两者存在负相关性，且达到寒潮的3站的过程气压差都在21～26hPa。由于扩散冷空气的影响，8日气温开始明显下降，气压明显升高，在9日气压达到最大，9日夜间气温达到最低，10日白天天空放晴，气温回升。

3.2 700hPa温度平流

通过分析冷平流（图略），可知自9日白天冷平流开始影响固原，冷平流呈东北西南向带状分布，向东南偏东方向移动。9日夜间至10日08时，固原处于-10℃/s的冷平流中心，10日白天依然受冷平流的影响，但是强度逐渐减弱。由于10日白天天空放晴，由于太阳辐射作用，气温有所回升。

3.3 水汽条件

充沛的水汽条件是产生大降水的必要条件。通过点（36N，106E）作相对湿度垂直剖面和比湿垂直剖面（图略）,可看出，7日夜间从低层至高层空气都达到了饱和，湿层深厚，从降水实况看，7日夜间降水量也相对较大，8日08时开始，湿层厚度迅速下降至500hPa，高层相对湿度迅速下降至20%左右，8日白天至9日白天中低层空气处于饱和状态。9日20时开始湿层厚度迅速升高至250hPa，降雪也是出现在9日夜间，到10日08时，中低层相对湿度迅速下降至10%左右，之后天空开始逐渐放晴。

7日20时至8日20时，700hPa比湿维持在9g/kg左右，之后比湿开始逐渐下降。到9日20时，700hPa比湿迅速下降至5g/kg，至10日08时比湿下降至3g/kg。而在7日20时至10日08时，500hPa比湿先降后升再降，在7日20时至8日20时，500hPa比湿由4g/kg下降至2g/kg，之后又开始逐渐升高，在9日08时至9日20时，500hPa比湿维持在4g/kg左右，到9日后半夜，500hPa比湿和700hPa比湿一样迅速下降，而降水也开始逐渐结束。

3.4 垂直速度

当水汽条件具备后，还必须有使水汽冷却凝结的条件，才能形成降水。对降水来说，促使水汽冷却凝结的主要条件是上升运动。通过点（36N，106E）作垂直速度剖面（图略），发现从7日20时至10日08时，除8日08时至8日14时这段时间外，高低层的垂直速度都为负值，表明整层大气呈上升运动。在8日20时至9日08时和9日20时至10日08时这两个时段分别存在两个垂直速度大值中心，中心值分别为-0.35pa/s和-0.4 pa/s，大值中心分别处于700hPa附近和500hPa附近。这为此次中雨转大到暴雪的产生提供了有利的动力条件。

3.5 温度廓线

通过点（36N，106E）作温度廓线（图略），可看出在7日20时至9日20时之间，700hPa由8℃左右开始逐渐下降，至9日20时700hPa温度已下降至2℃左右，而500hPa温度在这段时间内基本维持在-5℃左右，在这期间固原的降水相态为液态。9日20时之后700hPa至500hPa温度开始迅速下降，700hPa温度在9日夜间下降至0℃以下后又有所回升，而500hPa温度下降至-10℃左右，大到暴雪也是出现在9日夜间。在水汽条件和动力条件都满足的条件下，就要看中低层气温情况，而正是在9日夜间中低层温度的降低，并且满足了一定的条件，因此在9日夜间出现了降雪，而不是之前。