2021年11月中旬新疆地区一次寒潮降温天气过程分析

王秀娟 朱海棠

摘 要：利用地面观测资料、NCEP再分析资料、台站观测资料等对2021年11月17—20日出现在新疆地区的寒潮降温天气过程进行分析。结果表明：寒潮出现过程中，中亚低涡位置偏北，西北气流在槽后出现，且强度较大，加快了地面冷空气向南方地区转移速度，再加上短波槽持续分裂，对新疆地区的影响范围不断扩大，为新疆阿勒泰及周边地区持续低温雨雪天气的出现提供了有利条件；高层辐散、低层辐合的结构产生了抽吸作用，推动了上升运动的发展加强，为这次寒潮降温天气的出现提供了有利的动力条件；强降雪天气与地面冷高压入侵新疆地区的时间保持一致；寒潮降温天气还没有出现前，700 hPa高度以下存在2个水汽通量散度辐合中心，阿勒泰高空处有水汽聚集，且低层处存在极为强盛的水汽辐合作用，为这次寒潮降温雨雪天气的出现给予了充沛的水汽条件。

关键词：新疆地区；寒潮降温；环流形势；物理量场

中图分类号：P458.122 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）02–0-03

寒潮属于大强冷空气大范围的活动过程，是指在天气形势一定的情况下，来自高纬度地区的寒冷空气强度快速增大并逐渐移动到中低纬度地区，使得所经地区的气温快速骤降，同时伴随大风和雨雪天气的现象。一旦这种冷空气向南入侵的过程中达到特定标准就形成了寒潮。中央气象台规定的寒潮标准将过程降温与温度负距平进行结合来规定冷空气的强度。过程降温是在冷空气影响期间的始末，日平均最高气温与最低气温之间的差值；温度负距平是冷空气影响期间的日平均最低气温与该日所在旬多年旬平均气温之间的差值。通常情况下，将日平均温度过程总降温幅度在10 ℃以上和温度负距平的绝对值在5 ℃以上的冷空气称之为寒潮，而将过程总降温幅度在7 ℃以上和温度负距平的绝对值高于3 ℃则称之为强冷空气[1-2]。

一旦暴发寒潮天气，沿途会出现降温、雨雪、大风或冰冻天气，影响范围极为广泛。大雪、冰冻、雨凇等的出现会造成交通运输堵塞，通信设备中断；沿海地区的大风会导致风暴潮及海上翻船事故；大幅度降温天气会使农作物、瓜果、热带作物等遭受不同程度的冻害；寒潮大风、降水、跑道结冰等天气现象对飞机起降安全的影响较大，是威胁航空飞行安全的重要天气现象之一。因此，寒潮对工农业生产及社会大众的生活影响均较大，属于灾害性天气过程[3]。

寒潮的出现也会对人类产生有利的一面。相关研究指出，寒潮是高低纬度地区间交换能量的天气过程，冷空气向南转移的过程中，低纬度区域的热量传递到高纬度区，使得前者降温，后者升温，缩小了两者间的温差，有利于维持全球热量平衡[4]。若是南方地区有寒潮入侵，极易引发区域性的降水天气，有利于缓解冬季干旱。同时，因寒潮出现时带来的降温天气，对小麦顺利越冬、盐业制卤等方面均有积极作用。相关部门应做好寒潮天气预报工作，并积极采取科学、有效的防御措施。

新疆是我国出现寒潮天气最为频繁的地区之一，尤其是秋冬春季寒潮天气产生的危害最为严重。鉴于寒潮的影响大，国内有学者针对寒潮出现时的环流演变、冷空气源地、路径和形成机理方面均开展了研究[5]。利用地面观测资料、NCEP再分析资料、台站观测资料等，分析了2021年11月17—20日出现在新疆地区的寒潮降温天气过程，以期提升对寒潮天气的科学认知，为日后寒潮天气预报预警及防御提供参考借鉴，增强当地政府部门的防灾减灾能力。

1 天气实况及气象服务

1.1 天气实况

2021年11月17日—20日，新疆阿勒泰地区发生了一次寒潮天气过程。寒潮天气过程出现了降雪、强降温天气。阿勒泰大部分地区最低温度下降了8.0 ℃以上。阿勒泰地区北部的局部区域有中到大雪，山区局地暴雪，并且伴有4～5级西北风。相关气象资料统计显示，11月17日阿勒泰地区平均气温为-4.0 ℃，11月18日平均气温为-6.0 ℃，11月19日平均气温为-13.0 ℃，

11月20日平均气温为-17.0 ℃。

1.2 气象服务

新疆维吾尔自治区气象台2021年11月17日15：20發布道路结冰黄色预警信号：预计17日夜间至19日夜间，北疆大部、哈密市等地断断续续有降雪降温天气，上述大部区域的地表温度将降至0 ℃以下，路面积雪、道路湿滑，可能出现对交通有较大影响的道路结冰，请加强防范。

新疆维吾尔自治区气象台2021年11月18日00：10将大风蓝色升级为大风黄色预警信号：截至11月18日，伊犁州、博州、塔城地区北部、克拉玛依市等地的部分区域已出现8级左右西北风，阵风9～10级。预计目前到18日白天，上述地区和阿勒泰地区、昌吉州东部、吐鲁番市、哈密市等地的部分区域陆续有9级左右西北风，风口风力11～12级，塔城地区北部、克拉玛依市等地风口地区和三十里、百里风区阵风可达13级。北疆局地伴有风吹雪，请加强防范。

2 环流形势

结合500 hPa形势场图，2021年11月17日08：00（图

1a），欧亚中高纬度地区呈现出“两槽一脊”的环流形势，中亚低涡位置稍微偏北，西北气流在槽后出现，且强度较大，此时的最大风力强度高达12级左右，地面冷空气不断向南方地区加快转移，同时短波槽持续分裂，随着时间的推移，该环流形式对新疆大部分地区的影响不断加大。由于高度槽比温度槽提前，使得低涡发展速度加强，再加上低涡前部有西南气流，对新疆西部地区的影响范围进一步扩大。11月18日08：00，由于低涡向东移动的过程中持续南压，西南气流在对新疆以北大部分地区产生影响后逐渐转为偏西气流。由于短波槽移动速度过快，短时间内开始对新疆北部阿勒泰及周围地区产生影响，同时导致这些地区温度的骤降，还伴随着降雪天气；11月19日08：00（图1b），因低涡向东逐渐发展，此时的低涡底部偏西气流逐渐影响新疆以北的阿勒泰及周边地区，温度槽比高度槽落后，虽然短波槽强度较弱，但活动却极为频繁；11月20日20：00，低涡在向东移动的过程中从新疆一带移出，影响新疆北部阿勒泰一带的寒潮低温雨雪天气过程基本结束。

在地面形势场上，2021年11月17日20：00（图2a），

巴尔喀什湖与咸海两地间存在地面冷高压，中心值达到了1 034 hPa；随着时间的推移，到了11月18日08：00，地面冷高压向东移动发展；11月19日08：00（图2b），地面冷高压前继续有小高压分裂，且对新疆产生的影响不断加大；之后，因中亚地区暖低压的影响，减缓了高压主体的发展速度，且逐渐趋于稳定，也是造成地面冷高压强度逐渐减弱的主要原因。11月19日14：00，地面高压中心强度逐渐增大，影响范围再次扩大，地面中心强度达到了1 042.5 hPa，相较于11月17日20：00增大幅度为8.5 hPa。同时，较为宽广的高压带也开始影响新疆北部阿勒泰及周围地区，高压强度加大，影响阿勒泰的降雪强度增大；11月20日20：00，冷高压强度减弱的同时东移北抬，影响阿勒泰的寒潮雨雪天气过程基本结束。

3 物理量场诊断

3.1 动力条件

通过对这次寒潮降温天气的垂直速度场进行分析（图3a），在2021年11月18日08：00，新疆阿勒泰地区以上升气流为主，而500 hPa以下高度处的垂直速度不足

-0.4 Pa/s，以强上升气流为主，而500 hPa到900 hPa高度处存在水平辐合中心及辐散中心（图3b），中心值达分别为-8.0×10-5、8.0×10-5 s-1，这种高层辐散、低层辐合的结构产生了抽吸作用，推动了上升运动的发展加强，为这次寒潮降温天气的出现提供了有利的动力条件；从当天12：00往后，阿勒泰地区低空处的上升气流逐渐转为下沉气流，影响当地的降雪天气强度越来越弱。

2021年11月19日08：00往后，400～700 hPa高度处的下沉气流强度不断加大，尤其是600 hPa高度处存在垂直速度大值区，中心值高达0.6 Pa/s，低层处的上升气流强度增大抬升，而700 hPa高度以下主要表现为上升气流；11月19日16：00～17：00，950 hPa处存在垂直速度大值区，影响阿勒泰的新一轮降雪天气开始出现；当天20：00，阿勒泰地区700 hPa以下低空以弱的辐散区为主，阿勒泰地区400 hPa高空处有水平散度辐合区，中心值为-10×10-5 s-1，而500 hPa以上高空处以强辐合区为主，到了11月20日下午，低层处存在水平散度辐散中心，数值为8.0×10-5 s-1，影响阿勒泰地区的寒潮降雪天气过程基本结束。

3.2 水汽条件

对于新疆地区的这次寒潮雨雪降温天气来说，低层水汽大量水汽积累为其提供了源源不断的水汽供应。在寒潮降温天气还没有出现之前，2021年11月17日08：00，700 hPa高度以下存在2个水汽通量散度辐合中心，阿勒泰高空处有水汽聚集，且低层处存在极为强盛的水汽辐合作用，为这次寒潮降温雨雪天气的出现给予了充沛的水汽条件；11月18日06：00～14：00，850～

600 hPa高度处的相对湿度数值趋于饱和，且该时间段同强降雪天气的出现有很好的对应关系。结合水汽通量散度场，11月18日08：00，因下层到上层之间呈现出“辐散-辐合”的特征，850～600 hPa间是水汽辐合区，再加上风速辐合，对阿勒泰寒潮降雪天气的发生发展有促进作用；11月19日20：00到11月20时08：00，800～900 hPa低层有弱的水汽辐合；950 hPa以下的水汽辐散中心较为显著；11月20日20：00往后，850 hPa以下以正值区为主，影响新疆地区的降雪天气强度逐渐减弱，這次寒潮降温天气过程基本结束。

4 结论

（1）寒潮出现过程中，中亚低涡位置偏北，西北气流在槽后出现，且强度较大，加快了地面冷空气向南方地区转移速度，再加上短波槽持续分裂，对新疆地区的影响范围不断扩大，为新疆阿勒泰及周边地区持续低温雨雪天气的出现提供了有利条件；强降雪天气与地面冷高压入侵新疆地区的时间保持一致。

（2）高层辐散、低层辐合的结构产生了抽吸作用，推动了上升运动的发展加强，为这次寒潮降温天气的出现提供了有利的动力条件。

（3）寒潮降温天气还没有出现前，700 hPa高度以下存在2个水汽通量散度辐合中心，阿勒泰高空处有水汽聚集，且低层处存在极为强盛的水汽辐合作用，为这次寒潮降温雨雪天气的出现给予了充沛的水汽条件。

参考文献

[1] 赵俊荣.郭金强，田惠萍.2008年4月天山北坡-次强寒潮天气成因分析[J].气象与环境学报，2010，26（1）：54-58.

[2] 肉孜阿基，李如琦，唐冶.2011年初北疆强寒潮过程诊断分析[J].沙漠与绿洲气象，2013，7（3）：7-12.

[3] 安大维.乌鲁木齐市2018年11月12—13日低温寒潮降雪天气成因分析[J].农业灾害研究，2021，11（5）：76-77，79.

[4] 牟欢，赵克明.2010年春季新疆一次寒潮天气过程分析[J].沙漠与绿洲气象，2011，5（4）：35-39.

[5] 庄小翠，安冬亮，张林梅，等.阿勒泰地区寒潮天气特征分析及预报[J].沙漠与绿洲气象，2010，4（1）：32-35.