准格尔盆地西北缘一次寒潮天气特征分析

孙东霞(新疆克拉玛依市气象局，新疆克拉玛依834000)

寒潮是新疆冬春季的灾害性天气之一，很多学者对此类天气的预报服务做过总结和研究［1－8］。但针对克拉玛依区域寒潮天气的研究很少。克拉玛依位于准葛尔盆地西北缘(45°37'N、84°51'E)，隆冬(1 ～2月)大气常存在较厚的逆温层，不利于冷空气的暴发，寒潮天气较少出现。统计显示，1971～2013年该区域隆冬寒潮天气共有10次。笔者重点分析2011年2月下旬准格尔盆地西北缘一次寒潮天气过程发生的环流背景、中低层温度场及冷平流垂直变化特征等，并给出主要的预报指标，以期提高对此类灾害天气的认识和预报能力。

1 天气特点

2011年2月12～23日克拉玛依市最低气温持续在－9～ －14℃共12 d，24日猛升至 －5.8℃，25日又骤降至－15.8℃，24 h最低气温下降10.0℃。日平均气温由24日的－4.6℃降至26日的－16.3℃，48 h日平均气温降幅达11.7℃，温度变化非常剧烈，达到寒潮标准(表1)。27日市区最低气温降至 －23.9℃，小拐、五五新镇地区达 －29.0～ －31.0℃，最低气温在－20.0℃以下持续到3月1日。23～26日均有微量降雪，降雪量为0～0.2 mm。23日夜间到24日白天有5级西北风，极大风速15.4 m/s。最强降温时段克拉玛依持续有降雪，并有5级风，依据经验预报，区域气温下降要缓慢一些。但此次天气过程降温快且强，低温维持时间较长。

2 环流背景分析

此次天气过程是东欧高压脊缓慢东移东南跨，引导高纬冷空气在中亚堆积，冷空气缓慢东移并在蒙古西部滞留，克拉玛依地区受东移冷空气及蒙古冷高压回流冷空气的持续影响，低温天气维持较长。

表1 2011年2月24～26日克拉玛依寒潮天气过程主要气象要素实况值

2.1 500 hPa环流形势演变特征 天气前期，欧亚范围内500 hPa高度场表现为一脊一槽，欧洲脊顶北挺至70°N新地岛附近。随着欧洲脊顶不断东南垮，24日20:00西伯利亚槽逆转南压西伸，南支槽在巴尔喀什湖西北面呈西南－东北走向横槽，使西伯利亚槽前西南急流在北疆明显加强，中心最大风速位于塔城和阿勒泰一线，最大风速达28～32 m/s，西南急流源源不断输送的暖湿气流，使克拉玛依近地面气温迅速上升，日最高温度达－2.8℃，最低气温－5.8℃，为寒潮的暴发提供了有利条件。

极地冷空气沿脊前强东北风带南下，在西伯利亚大槽后堆积，巴尔喀什湖西北部、新西伯利亚北部形成2个－38℃冷中心(图1a);25日08:00(图1b)，乌拉尔山脊顶继续东南垮，西伯利亚低槽北段快速东南移，南段稳定少动，槽后激流东移南下加强，中心最大风速达20 m/s，推动新西伯利亚北部－38℃冷中心南扩至阿勒泰附近;26日20:00西伯利亚槽东移转竖(图1c)，槽后强冷空气在准格尔盆地猛烈暴发，各地气温骤然下降。

2.2 850 hPa温度场特征分析 850 hPa 23日20:00北疆西部的塔城、伊犁、克拉玛依、阿勒泰气温分别为－8、－2、－6、－6℃(图2a);24日20:00西部的塔城、伊犁气温下降至－17～－13℃，北部的阿勒泰、克拉玛依气温也降至－14～－10℃(图2b)。与500 hPa高空槽后激流对应，850 hPa也存在大风速区，有利于高层冷空气向中低层下传。25日08:00北部的阿勒泰、克拉玛依气温继续下降至－17～－16℃。由于25日08:00高层500 hPa克拉玛依虽然仍处在西伯利亚横槽前(图1b)，但23日夜间到24日白天持续的5级西北风，打破区域上空的逆温层，有利于冷空气下传。24日夜间，克拉玛依在高空槽没有过境的情况下，气温就开始明显下降，主要原因就是低层850 hPa 24日夜间的的强烈降温。

图1 2011年2月24日20:00(a)、25日08:00(b)、26日20:00(c)500 hPa环流形势

图2 2011年2月23日20:00(a)和24日20:00(b)850 hPa环流形势

3 温度平流垂直剖面显示冷平流在中低层猛烈加强

温度平流场剖面(图3)显示，23日20:00区域上空中层为暖平流，上游低层到500 hPa为冷平流，中心强度＞14×10－5℃/s，强暖气团影响区域中低层大气，使近地面气温快速上升。24日08:00，上游冷平流中心快速下沉并在底层明显东扩，中心强度猛增至26×10－5℃/s以上，克拉玛依区域中低层转为冷平流，中心强度＞22×10－5℃/s。冷平流在区域中低层暴发式增强，导致24日夜间区域强烈降温形成寒潮天气。

图3 2011年2月23日20:00(a)和24日08:00(b)850 hPa温度平流场剖面(单位:10－5℃/s)

4 欧洲冷高压外围东扩，推动冷锋东南下

24日17 :00，东欧冷高压闭合于1 050 hPa，鄂木斯克附近有－20℃冷中心，高压冷锋移过克拉玛依(图4a)，锋面前后多个站点云层较厚或正在降雪，巴尔喀什湖至咸海北部也有大面积伴随降雪的云团，加上高空500、700 hPa克拉玛依地区25日08:00仍在横槽前(图1b)，理论上24日夜间应该以多云为主。但由于低层850 hPa 24日夜间的强烈降温，冷平流在区域中低层大气猛烈暴发，区域有5级西北风，使克拉玛依24日夜间天气放晴，气温明显下降，日最低气温降幅达10.0℃。25日17:00(图4b)，东欧冷高压中心位置稳定，但闭合中心加强至1 054 hPa，鄂木斯克附近－20℃冷中心东南扩至阿勒泰北部，随着西伯利亚横槽转竖，冷锋继续南移，阿勒泰北部较强冷空气南下影响克拉玛依地区。26日气温继续大幅下降，区域48 h日平均气温降幅达11.7℃，达到寒潮天气标准。

图4 2011年2月24日17:00(a)和25日17:00(b)地面气压场(单位:hPa)

5 700、850 hPa 相对湿度

24日08 :00 700 hPa新疆西、西北为南北轴向大湿区，中心湿度90%以上，20:00北疆700、850 hPa分别为90%、80%大湿区，25日08:00本场区域700、850 hPa相对湿度分别为60%、85%。理论上湿度条件已经达到多云或降雪条件，但克拉玛依地区24日夜间少云，气温有明显下降。说明不能仅以中低层相对湿度大小预判云天状况。

6 小结

(1)此次天气过程是东欧高压脊缓慢东移东南跨，西伯利亚槽逆转南压西伸，槽前西南急流在北疆明显加强，中心28～32 m/s，天气前期使区域地面气温迅速上升;西伯利亚横槽后激流中心20 m/s，并伴有－38℃冷中心，随着横槽转竖，强冷空气在准格尔盆地猛烈暴发，造成此次寒潮天气。

(2)与500 hPa高空槽后激流对应，850 hPa也存在大风速区。天气发生时，近地面持续的5级西北风，使逆温层破坏;近地面，冷高压中心加强，鄂木斯克附近－20℃冷中心东南扩至阿勒泰北部，这些均为低层大气的强烈降温提供了动力条件。

(3)天气发生时段，温度平流场，上游冷平流中心强度猛增至26×10－5℃/s以上，并快速下沉在底层明显东扩，克拉玛依区域中低层冷平流中心强度＞22×10－5℃/s。冷平流在区域中低层有暴发式增强。

(4)不能仅以700、850 hPa相对湿度大小预判云天状况。

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