2018年东北地区一次大范围寒潮过程分析

李婉　李帅

摘要    通过运用NCEP/NCAR逐日再分析资料和常规气象资料等，对我国2018年1月上旬（7—9日）出现的寒潮过程进行分析。结果表明，东欧东移的冷空气不断堆积变强，并且高压脊向极地发展引导西伯利亚超极地冷空气南下以西北—东南路径侵袭我国东北地区。沈阳地区附近从低层到高层均为上升运动，最大速度超过0.3 m/s，垂直运动上升高度可达200 hPa。沈阳南侧与北侧垂直方向均为强正涡度区，为其上升运动给予补充，为降温现象发生提供了良好的抬升条件。

关键词    寒潮;诊断分析;东北地区;2018年

中图分类号    P448        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）13-0184-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

寒潮的出现往往会伴随着降温、大风，甚至是雨、雪或者霜冻等天气现象的发生，会对民航交通运输、工农业等造成巨大损失。早在1955年李宪之[1]就对东亚寒潮进行了分类，冷空气的活动还被更加细致地划分成全国性的、區域性寒潮以及强冷空气或者一般冷空气等[2]。20世纪80年代初，仇永炎等[3-6]相继开展了寒潮天气的预报研究。到20世纪90年代早期，Chan等[7]从东亚冬季风着手对东亚寒潮的形成进行探索。进入21世纪以来，对地方性寒潮的研究工作逐渐增多[8-10]，随着我国冬季气温的显著升高[11]，有必要对近期冬季的地方性寒潮继续进行研究。

1    资料与方法

2018年1月7日我国出现大范围的降温和大风天气，是2018年以来的首次全国大范围寒潮过程。通过运用2018年的气象资料对我国东北地区1月上旬（7—9日）的一次寒潮过程进行分析。所用资料为NCEP/NCAR逐日再分析资料，包括位势高度、纬向风速、径向风速、垂直速度、比湿，水平分辨率为2.5°×2.5°，该气象资料由美国国家环境预报中心和美国大气科学研究中心共同完成。

2    结果与分析

2018年1月上旬的寒潮过程是受较强冷空气影响，1月7—9日，青海东部、西北地区东南部、华北西部和北部、黄淮南部、江淮、江汉、江南东部和南部、华南大部、贵州西部、云南东部以及内蒙古中东部、东北地区南部等地气温将下降6～8 ℃。1月9日凌晨，地面最低温度0 ℃线将南压至江南南部，江南北部最低气温达-7～-3 ℃，黄淮中西部、江淮西部等地区最低气温达-13～-8 ℃。2018年1月8日凌晨，绵阳、德阳、成都相继降下2018年的第一场雪。全国大风降温及最低气温如图1所示，我国内蒙古、东北地区主要为西北风，风速较大。沈阳地区降温达6 ℃，最低气温达-20～-16 ℃，长春、哈尔滨大部分地区甚至可达-24～-20 ℃。我国安徽省、云贵高原等地降温幅度可达10℃。此次寒潮过程造成全国大范围降温，尤其是对内蒙古、东北地区影响较大。

2.1    冷空气聚积南下

本次寒潮过程的暴发与其前期的环流形势、冷空气的来源和聚积与发展存在密切联系。早在此次寒潮过程发生前3 d的2018年1月5日，如图2（a）所示，在欧洲东部存在一闭合高压中心沿高纬向东发展，高压中心气压值达到556 dagpm。它将推动位于我国新疆北部的闭合低压中心共同向我国东北地区移动。该短波槽随低压中心向下游发展，令此时位于贝加尔湖南部的高压脊随之向东发展移动。此时东欧东移的冷空气尚未大范围侵袭我国，但是低压中心和冷空气不断堆积变强，为寒潮暴发提供了良好条件。

至1月8日寒潮过程暴发后，如图2（b）所示，乌拉尔山到贝加尔湖东部处于大范围低压控制下，低压中心气压值达到504 dagpm。东欧地区的高压脊向极地发展，引导西伯利亚超极地冷空气南下以西北—东南路径侵袭我国东北地区。南支槽位于阿拉伯海附近引导西南气流影响我国南方大范围地区，直至日本海至我国东北地区的东亚大槽减弱东移，强冷空气对我国的影响才能结束。冷空气的堆积、高压脊向极地延伸以及南支槽加深是本次寒潮过程的主要影响系统。

2.2    动力学分析

2.2.1    散度场。寒潮过程暴发前的2018年1月5日，如图3（a）所示，我国西北地区为大范围的辐合区，辐合中心位于我国甘肃、青海一带，中心强度达到-12×10-6/s。我国东北地区和云贵高原地区则为大范围的辐散区，东北地区的辐散较弱。辐合区与辐散区在东经106°附近交界，故将沿东经106°做散度场的经向垂直剖面图。由图3（b）分析发现，北纬30°附近对流层低层为较强的辐合，中高层为辐散，这种高低空配置使上升运动得到加强，有利于寒潮的暴发。本次寒潮过程暴发后的2018年1月8日，如图3（c）（d）所示，我国四川地区和江西福建一带为较强的辐合区，与降温区基本一致。此次寒潮过程我国南方地区的降温区与700 hPa散度场辐合区有较好的对应关系。

2.2.2    垂直运动。为进一步了解本次寒潮过程暴发后东北地区的垂直运动形势，现以沈阳（北纬41.8°、东经123.4°）为主，沿东经120°～125°作经向平均垂直速度剖面图。从图4（a）可以看出，沈阳地区附近从低层到高层均为上升运动，上升速度最大可达0.2 m/s，垂直上升运动大值中心位于500 hPa附近。自南向北垂直运动在对流层中层速度最大，最大速度超过0.3 m/s，大值中心位于北纬30°以南，高度可达200 hPa。沈阳地区南侧与北侧均为下降运动，为其上升运动给予补充，为降温现象的发生提供了良好的抬升条件。

沿北纬40°～45°作纬向平均垂直速度剖面图，由图4（b）可以发现，自西向东为上升运动与下降运动间隔出现。沈阳及东部均为强烈的上升运动，上升高度可延伸到对流层高层200 hPa层以上。最强的上升运动位于东经135°附近，上升速度达到0.2 m/s。

2.2.3    水汽条件。通过分析寒潮过程暴发后2018年1月8日对流层低层700 hPa和850 hPa水汽通量散度及风场的叠加图可以发现，700 hPa北方冷空气南下在我国华南地区与西南气流交汇，产生了风向的辐合带。与此同时水汽通量大值区也位于我国华南地区，辐合中心位于我国湖南省、江西省一带，中心值达到-1×10-5 g/（s·hPa·cm2），见图5（a）。

如图5（b）所示，对流层低层850 hPa我国东部大部分地区均处于强盛的西北气流控制下，此时水汽辐合区发展到我国西南部，东北地区、江南地区仍位于较弱的水汽通量辐散区。同时考虑到风场分布形势，水汽辐合区将逐步影响我国南方地区。综上所述，对流层低层水汽与动力场的辐合基本重叠为我国华南地区大范围降温、大风天气的形成提供了良好的前提条件。

2.2.4    涡度分析。通过分析寒潮过程暴发后2018年1月8日涡度沿东经120°～125°的经向涡度剖面图6（a）可以看出，对流层高层200 hPa附近同时存在2个涡度中心，负涡度中心位于北緯25°附近，正涡度中心位于北纬37°附近，涡度零线此时位于北纬31°附近。其中沈阳地区位于正涡度区内，从对流层低层到高层，涡度强度增大，200 hPa附近达到最大。

沿北纬40°～45°作纬向涡度剖面图6（b）可以发现，自西向东正负涡度中心交替出现，对流层中层东经110°及东经150°附近均为负涡度中心，对流层中高层东经70°及东经123°附近均为正涡度中心，其中沈阳地区垂直方向由低层到高层均为强正涡度区且涡度强度最大。

3    结论

分析结果表明，2018年1月上旬（7—9日），西北地区东南部、华北西部和北部、黄淮南部、江淮及内蒙古中东部、东北地区南部等地气温将下降6～8 ℃，是一次强度很大的寒潮过程，对全国大范围地区均造成了影响。

东欧东移的冷空气不断堆积变强，为寒潮暴发提供了良好条件。该地高压脊向极地发展，引导西伯利亚超极地冷空气南下以西北—东南路径侵袭我国东北地区，直至日本海至我国东北地区的东亚大槽减弱东移，强冷空气对我国的影响才能结束。

北纬30°附近对流层低层为较强辐合区，中高层为辐散区，这种高低空配置使上升运动得到加强，有利于本次寒潮过程暴发。寒潮暴发后在我国四川地区和江西、福建一带为较强的散度辐合区，与南方地区的降温区范围基本一致。

沈阳地区附近从低层到高层均为上升运动，上升速度最大可达0.2 m/s，垂直上升运动大值中心位于500 hPa附近。自南向北垂直运动在对流层中层速度最大，最大速度超过0.3 m/s，大值中心位于北纬30°以南，高度可达200 hPa。沈阳地区南侧与北侧均为下降运动，为其上升运动给予补充，为降温现象的发生提供了良好的抬升条件。

700 hPa北方冷空气南下在我国华南地区与西南气流交汇，产生了风向的辐合带。自西向东正负涡度中心交替出现，对流层中层东经110°及东经150°附近均为负涡度中心，对流层中高层东经70°及东经123°附近均为正涡度中心，其中沈阳地区垂直方向由低层到高层均为强正涡度区且涡度强度最大。对流层低层水汽与动力场的辐合基本重叠为华南地区大范围降温、大风天气的形成提供了前提条件。

4    参考文献

[1] 李宪之.东亚寒潮侵袭的研究[M].北京：科学出版社，1955：35-117.

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[11] 丁一汇，王遵娅，何金海，等.近50年来中国气候变化特征的再分析[J].气象学报，2004，62（2）：228-236.