白鹤滩水电站坝区两次寒潮大风天气对比分析

摘 要：利用NCEP1°×1°6h再分析资料和常规观测资料，对2018年1月6—9日和2月1—3日白鹤滩水电站坝区出现的两次寒潮大风天气过程进行对比分析，结果表明：两次过程均有强冷空气在贝加尔湖附近堆积，但由于环流形势背景、冷空气强度及路径、前期基础温度不同，两次过程产生的降温幅度及大风强度不同;锋区强度、气压梯度及3h变压对预报寒潮大风有很好的指示作用;深厚且较强的冷平流输送，配合高空动量下传，有利于地面大风的形成;大风发生前温度平流、垂直速度、散度、涡度等物理量在高低层的分布将出现一定程度的逆转。

关键词：寒潮;大风;冷平流;动量下传

中图分类号：S161

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191015061

引言

白鹤滩水电站为金沙江下游的第二个梯级在建电站，其坝址位于四川省宁南县和云南省巧家县交界的“V”字形峡谷区，地势东西高中间低，南北狭长，河谷地带狭管效应明显。由于其特殊的地理位置，水电站常受大风天气影响，对电站修建期间大坝浇筑、高空缆机的正常运行及施工人员的生命安全影响巨大。本文通过对2018年两次寒潮大风天气过程进行对比分析，探讨寒潮大风的形成机制，对做好电站寒潮大风的预报、监测及防灾减灾工作有一定的现实意义。

1 天气实况

2018年1月6—9日（简称“1.6”过程）和2月1—3日（简称“2.1”过程）白鹤滩水电站出现了两次寒潮大风天气过程。以新田站为温度代表站，“1.6”过程降温11.3℃，达寒潮标准[1]，过程极大风速为26.0 m/s。“2.1”过程温度负距平绝对值为9.3℃，达寒潮标准[1]，过程极大风速为30.8m/s。

2 形势分析

2.1 500hPa形势对比

500hPa高度上，1月6日8∶00（图1a），欧亚中高纬环流呈“多波型”，东亚倒Ω流型建立，东欧低槽发展东移，贝加尔湖西南部有一536hPa、-40℃的低压闭合冷中心。20∶00低涡中心东移至蒙古国西部，向西伸出一条ENE—WSW向的横槽。7日20∶00横槽前压到蒙古境内，槽前平直的西风锋区中有小波动从高原移出，小槽出现在横槽的东南方，槽前等高线疏散，正涡度平流加强，负变高加大。横槽沿冷涡中心旋转南下，8日8∶00南支槽与旋转南下的低槽在西南地区合并，槽后南北经向度加大，偏北气流加强，引导北极冷空气大举南下。高空锋区南压，增强到24℃/10个纬距，影响坝区。该过程属于横槽旋转型。

2月1日8∶00（图1b），欧亚中高纬为“两槽一脊”型。1日20∶00黑海附近有暖平流，乌拉尔山高脊顶点北挺到喀拉海附近，脊的上游巴伦支海及新地岛有赶槽东南移，槽后强盛偏北气流引导冷空气南下。东部低槽南压至内蒙古境内，低槽东南部有一高原槽东移，且低槽前等高线疏散，有利于低槽东移加深，引导冷空气向南爆發影响坝区。500hPa高度上锋区强度≥24℃/10个纬距。该过程属于低槽东移型。

2.2700hPa形势对比

700hPa高度上，“1.6”过程坝区到盆地维持西南急流，急流中心最大风速值达30 m/s，9日有切变影响。“2.1”过程，1日8∶00云南到四川有西南急流带，坝区处在急流核附近，最大风速值为12m/s，此后盆地到坝区转为偏北风，坝区附近有切变维持。

2.3地面形势对比

“1.6”过程前期，坝区受热低压外围的偏南风控制，地面温度较高。冷空气在贝加尔湖西南部堆积，6日8∶00冷高压中心强度达1065hPa，20∶00新疆南部到青海形成强烈的锋区，冷空气从新疆经青海侵入四川盆地，锋区增强，冷空气主体从凉山州东北部南下影响坝区。7日17∶00—20∶00坝区3h变压达5hPa，20∶00锋区强度达15hPa/5个纬距，坝区附近气压梯度大，100°～105°E，5个经距内等压线达7条，坝区处于等压线密集区，风速急增，温度骤降。

“2.1”过程，2月1日8∶00贝加尔湖西南部冷高压中心强度达1077.5 hPa，新疆南部到青海形成强烈的锋区，1日14∶00锋区强度达20hPa/5个纬距，锋区南压加强，20∶00冷空气主体从云南昭通回流影响坝区，冷锋南压于坝区附近，1日17∶00—20∶00，坝区3h变压达5hPa，20∶00 100°～105°E，5个经距内等压线达9条，气压梯度迅速增大。与“1.6”过程相比，该过程贝加尔湖冷高压更深厚，冷空气更强，路径主体偏东，等压线更密集，造成坝区各站温度更低，形成的极大风速更强。

3 物理量对比

3.1 温度平流和垂直速度

“1.6”过程，1月5日20∶00—6日8∶00，坝区上空从近地面层到250hPa为冷平流及正速度，冷平流层深厚，从高层到低层，冷平流强度呈现弱—强—弱的分布，垂直速度则呈增强的趋势。6日8∶00，400hPa附近出现冷平流大值区，中心值为-66×10-5℃/s，700hPa上出现正垂直速度大值区，中心值为12×10-3hPa/s，强烈的下沉运动引导冷平流下传，有利于坝区产生大风降温天气。6日20∶00 400hPa以上转为暖平流，700～400hPa为冷平流，垂直速度较强，这种中低层为冷平流并配合强烈下沉运动的形势到7日20∶00左右发生逆转，坝区风速显著增加。

“2.1”过程，2月1日8∶00 700～500hPa为冷平流，600hPa附近有冷平流大值中心，强度达-48×10-5℃/s，500hPa以上为暖平流，冷平流层相比于“1.6”过程较浅薄。从高层到低层均为正的垂直速度，下沉运动强烈。1日17∶00 700～550hPa由冷平流转为暖平流，而700hPa以下及550hPa以上均为冷平流控制，1日20∶00在750hPa附近冷平流中心与正速度中心重合，由于动量下传作用，对流层中低层下沉运动及强的冷平流造成地面大风。

3.2 散度和涡度

“1.6”过程极大风速出现前，500hpa以上为负散度区，以下为正散度区，中高层辐合下沉、中低层辐散抽吸，利于高空动量下传，使地面风速增强。之后高低层散度场的正负中心发生逆转。涡度场上极大风速发生前，近地面层到300hpa为正涡度区。7日17∶00正涡度平流大值中心高度下降，近地面层出现负涡度区，高层气旋性切变，低层反气旋性切变加强下沉运动的发生发展，7日18：52分新田站偏北大风达8级，并呈增强趋势，19：57分出现极大风速达22.4m/s。

“2.1”过程，1日17∶00 600hPa以上为辐散区，新田站出现8级偏北大风。23∶00高低层正负散度区有所调整，500～300hPa转为辐合区，650～500hPa及近地面层为辐散区，中高层辐合低层辐散的环流配置利于地面大风的产生，2日00：11分新田站出现偏北极大风，风速达25.3m/s。涡度场上，1日8∶00—17∶00，近地面层到200hPa为正涡度区，正涡度大值中心在400hPa附近，中心值达8×10-5/s。17∶00 700hPa以下开始转为负涡度区，高层反气旋性切变，低层气旋性切变，利于下沉运动的发生，坝区出现8级偏北大风，且风力不断增强。

4 结论

“1.6”過程贝加尔湖冷低涡发展向西伸出横槽，并旋转南下，槽后强偏北气流引导冷空气南下;“2.1”过程乌拉尔山高压脊上游的赶槽东南移，脊前偏北气流引导高纬冷空气南下在贝加尔湖低槽堆积，槽前等压线疏散，利于低槽东移加深，引导冷空气南下爆发影响坝区。

“2.1”过程冷高压中心强于“1.6”过程，且冷空气路径不同，“1.6”过程冷空气主要从凉山州东北部南下影响坝区，主体偏西北;“2.1”过程冷空气主要从云南昭通回流影响坝区，主体偏东。

当地面锋区强于15hPa/5个纬距、气压梯度5个经距内等压线达7条及以上、3h变压≥5hPa时，白鹤滩水电站坝区易出现10级及以上大风。

深厚且较强的冷平流输送，配合高空动量下传，利于地面寒潮大风的形成。大风发生前温度平流、垂直速度、散度、涡度等物理量在高低层的分布将出现一定程度的逆转。

参考文献

[1] 朱乾坤，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理与方法（第四版）[M].北京：气象出版社，2000：10.

[2]章国材.强对流天气分析与预报[M]. 北京：气象出版社，2011：11.

作者简介：

边茜（1992-），女，本科，助理工程师。研究方向：短临及中短期天气预报。