克拉玛依区域历史两次寒潮天气过程对比分析

谢云

克拉玛依市气象局 新疆 克拉玛依 834000

1 天气实况

1987年11月24 ～26日，北疆受西西伯利亚南下的强冷空气的影响，大部分地区出现寒潮天气，降温普遍达到8～12℃，降水小到中量，其中山区和北疆沿天山一带中到大量。克拉玛依市及周边出现小量降水，市区天气过程总降水量0.3mm，风力5～6级，24日至25日平均气温下降11.6℃，最低气温出现在26日达-27.2℃。（以下简称1987寒潮）

2010年12月31日～2011年1月3日，同样受到西西伯利亚南下的强冷空气影响，北疆出现寒潮天气，各地日平均降温达到10～12℃，大部地区出现小到中量的降水，部分地区、山区以及沿天山出现中到大量的降水。克拉玛依市及周边出现中量的降水，市区天气过程总降水量5.2mm，2011年1月1日至3日平均气温下降10.4℃。最低气温出现在3日达-31.7℃，为1981年以来的同期最低温度。（以下简称2011寒潮）此次寒潮天气过后，低温天气持续时间较长，从4日～11日每日最低气温低于-30℃[1]。

2 寒潮天气环流形势对比分析

2.1 500hPa环流形势

1987寒潮发生前，11月22日欧亚大陆500hPa形势以经向环流为主，乌拉尔山北端为阻塞高压，西西伯利亚中部横向延伸到乌拉尔山脉中南部为低值活动区。23日，里海地区长脊，乌拉尔山北端的阻高略有所减弱并和里海脊逐渐叠加，逐渐形成乌拉尔脊，脊前的东北气流，引导极地冷空气南下，进一步促使西西伯利亚低槽加深，成为此次寒潮天气的影响系统。24日，乌拉尔脊在里海附近发展加强，同时脊顶延伸至西西伯利亚中北部，致使西西伯利亚横槽在东移南下的同时，有所转竖，脊前冷空气不断堆积在巴湖和北疆国境线附近地区，使得该处锋区在不断加强的过程中侵入新疆。25日乌拉尔山脊在原地逐渐减弱，但是脊前气流引导南下的极地冷空气仍不断补充至西西伯利亚低槽中，使其发展成为低涡，由于脊减弱缓慢，致使低涡停滞在北疆北部地区，造成了此次寒潮天气。

2011寒潮发生前，2010年12月29日欧亚大陆500hPa为两槽一脊型经向环流，乌拉尔山为脊，东欧和西西伯利亚为低槽。由于乌拉尔山脊发展强盛，致使其脊前的北风带引导极地冷空气迅速南下，不断补充给西西伯利亚低槽，使得西西伯利亚低槽于30日在西西伯利亚中部发展成为低涡，演变为此次寒潮天气的影响系统。31日乌拉尔山脊继续加强，顶部向东发展，压迫西西伯利亚低涡南移，并且脊前冷空气使得西西伯利亚低涡不断壮大，影响范围有所扩大，原先位于国境线以北的锋区逐渐南移，跨过国境线，控制了整个北疆地区。1日乌拉尔脊略有减弱，脊顶减弱向东南移动，继续推动低涡南压，同时脊前由正北气流变为东北气流，仍不断的引导极地冷空气南下进入新疆。2日～3日，乌拉尔山脊减弱东移到咸海和巴湖之间，但其脊顶东移到西西伯利亚北部，并原地有所增强，低涡位置也略有东移，中心位于阿勒泰东北部。从2日开始，整个西西伯利亚的槽脊系统位置较为稳定，新疆持续受到低涡的影响，造成了此次寒潮天气。4日～10日，由于乌拉尔山脊的持续稳定，造成克拉玛依区域的持续低温。

对比这两次寒潮天气过程中的高空形势发现，两次天气都是乌拉尔山脊的发展引导极地冷空气南下，造成克拉玛依区域的寒潮爆发，但是乌拉尔山脊的不同变化导致了两次寒潮不同程度的危害。1987寒潮因为乌拉尔脊的减弱东移，在寒潮爆发后没有更多的冷空气南下，所以寒冷天气逐渐缓解；而2011寒潮爆发后，由于乌拉尔脊的稳定存在，导致克拉玛依区域大部出现持续低温，危害极大。

图1 两次寒潮天气500hPa高空形式

2.2 850hPa形势分析

2011寒潮爆发前850hPa高空，克拉玛依区域的天气上游区域没有明显的冷平流，在对比了我市地面站和周边几个站点的资料以后发现，在12月31日～1月2日有持续降水的三天里克拉玛依区域台站的850hPa高空温度露点差为2℃左右，湿度较大

1987寒潮爆发前与2011寒潮相比，在850hPa有较强的冷平流存在，温度露点差为4℃左右。在这次天气过程中，克拉玛依区域则出现了5～6级的偏西风，而降水量却仅有微到小量。

对比两次寒潮天气发现，在天气来临时，克拉玛依区域东侧都出现了风向的辅合，而且最终都出现了降水。但是不同点在于冷平流的存在与否。因此，在未来在寒潮预报中，出现风向辅合的情况时，则应偏向于降水的预测；而对于有冷平流存在的寒潮应将预报侧重点放在考虑风力状况[2]。

3 近地面层结对比分析

1987寒潮爆发前，11月23日高压位于乌拉尔山地区，而北疆北部是一个低压。24日高压整体不断加强并向东南移动，地面气压从23日08时到24日08时的24小时变压为16hPa，从实况资料中可以明显看出锋面由巴湖以北的地区东移南下至新疆北部地区。24日20时，高压继续东移南压，此时的12小时变压为12hPa，在这12小时当中，克拉玛依区域出现降水0.3mm，并伴有15m/s的偏西风。由于降水和刮风，24日的日平均气温为-10.4℃。25日高压中心移到巴湖至阿勒泰一线的北部。由于受到高压的控制，天气较为稳定，25日克拉玛依区域的日平均气温下降至-22℃。26日高压中心东移至北疆以北地区，27日移至蒙古西部，之后逐渐结束对克拉玛依区域的影响。

2011寒潮爆发前，30日地面位于乌拉尔山中南部有一个高压，此外，西西伯利亚北部和蒙古西部还有二个高压，咸海到巴湖北侧以及新疆等地处于低压中。31日低压逐渐减弱南下，上述的三个高压开始逐渐融合，31日11时锋面位于北疆西北国境线附近，北疆各地开始逐次出现降水。1日～2日，地面三个高压仍然不断在融合，并缓慢东移，但是锋面位置变化不大，仍然东北—西南方向贯穿北疆中北部，各地持续降雪。3日，三个高压融合为一个，中心位于西西伯利亚中部，高压整体东移到北疆正北方向，锋面东移出北疆，北疆处于高压南部，天气稳定。1日的日平均温度为-15.4℃，2日的24小时日平均温度下降了9.2℃，3日的48小时平均温度下降了12.1℃。从12月31日～1月2日克拉玛依区域地面维持偏东风。

1987寒潮的地面高压虽强，但是对克拉玛依区域的影响却不大。第一，寒潮发生时间在11月，前期温度较高，整个过程的气温虽然降幅较大，但是最低温度只达到-27.2℃，再加上高压移动速度较快，致使冷空气不能堆积使地面持续降温，所以危害较小；第二锋面过境快，降水量少。而2011寒潮造成的危害则要严重许多，因为首先，由于地面锋面在北疆地区的维持，造成各地降水量大，易造成雪灾；其次，由于高压稳定维持，冷空气可以不断对地面进行降温，使得克拉玛依区域最低气温达到-31.7℃，为81年以来的最低气温；最后，由于高压位置变化不大，使克拉玛依区域持续低温达9天。另外两次寒潮天气的地面风向有所不同，1987寒潮为偏西风，而2011寒潮为偏东风[3]。

4 降水成因对比分析

4.1 水汽条件对比分析

1987寒潮爆发前克拉玛依区域上游地区850hPa的温度露点差平均都在3.5℃左右；2011寒潮爆发前，克拉玛依区域上游地区的温度露点差平均都在2.5℃左右。因此两次寒潮爆发时，湿度条件相差不大，均为寒潮天气过程中降水的发生提供了有利的水汽条件。

4.2 动力条件对比分析

1987寒潮过程中，由于850hPa存在冷平流，以及天气发生前温度较高等因素，在寒潮爆发时，克拉玛依区域850hPa和地面都以偏西风为主，低层大气的辐合上升条件较差，不利于出现较大降水量。

2011寒潮过程中,850hPa没有明显的冷平流，克拉玛依区域850hPa为西北风，而近地面层始终维持偏东风，再由于克拉玛依地处准噶尔盆地西北缘，西部为托里山区，海拔较高，克拉玛依区域地势自东向西逐渐抬升，偏东气流受到地形强迫抬升，为降水提供了稳定的上升动力条件。因此，此次寒潮天气过程中的降水量远高于1987寒潮天气过程[4]。

图2 克拉玛依地区地形抬升效果图

5 结束语

乌拉尔山脊的发展导极地冷空气南下，造成了这两次寒潮天气，另外由于乌拉尔脊的长时间维持，更是造成了持续低温灾害。可见乌拉尔山高压脊的存在是造成克拉玛依地区寒潮天气的重要组成条件，并是衡量降温情况的直接因子之一。

寒潮天气过程中，中低空冷平流的强弱，直接影响天气过程中大风的强度，也是预测冬季风吹雪灾害是否发生的重要参考指标之一。

寒潮天气过程中降水量的大小不仅需要持续稳定的水汽输送，更需要水汽辐合上升的动力条件，而对于克拉玛依地区特殊的地理环境来说，偏东风的维持是预测克拉玛依地区寒潮天气中降水量级的必要参考指标之一。