呼伦贝尔市一次强寒潮天气过程分析

摘要利用常规观测资料及数值模式产品，采用天气学诊断分析方法，对2014年11月26～27日呼伦贝尔市强寒潮天气过程进行分析、总结。结果表明，此次强寒潮天气过程是一次典型的横槽转竖型寒潮过程；极涡亚洲一侧强度偏强，引导极地冷空气不断南下堆积形成横槽，乌山阻高迅速建立、崩溃致使横槽转竖从而引导冷空气南下东进，产生剧烈的降温；黑海-里海地面高压发展强盛，向东伸展形成强盛的冷高压，并导致贝湖气旋分裂演变为东北低压，高低压之间强大的气压梯度力导致大风的产生；在前期强烈升温的基础上，冷平流导致气温骤降，低层弱上升运动起到了辅助降温的效果。

关键词寒潮；降温；诊断分析

中图分类号S426文献标识码

A文章编号0517-6611（2015）05-185-05

作者简介付亚男（1987- ），男，山东枣庄人，助理工程师，从事天气预报工作。

收稿日期2014-12-23

寒潮天气过程是极地或高纬度地带强冷空气向南暴发的过程，以剧烈的降温为主要特征，同时往往伴有大风、沙尘暴和暴雪等灾害性天气，能引发多种严重的气象灾害，对农业、牧区、工业、交通运输及人民生活均有很大影响。因此，及时准确地做好寒潮天气预报至关重要[1]。

呼伦贝尔市地处祖国北部边疆（115°31′～126°04′E、47°05′～53°20′N），面积25.3万km2，境内共有16个区域站、177个自动站。寒潮天氣是呼伦贝尔市冬春季节较为常见的灾害性天气，对当地的农业、牧业生产和城镇居民生活均有一定的影响。

国内气象学者们在大量典型寒潮过程分析的基础上，归纳出影响我国大陆的冷空气源地、路径及关键区，对环流形势及影响系统进行分型，并总结了一些预报指标[2]。这些研究成果在寒潮天气预报业务中发挥了显著作用。但由于我国幅员辽阔，各地区气候条件差异很大，寒潮天气过程也不尽相同，因而深入分析一些特殊的寒潮个例十分必要[3]。笔者选取常规观测资料，采用天气学诊断分析方法，对2014年11月26～27日寒潮天气过程进行分析总结，着重分析强降温的成因，以期进一步提高对寒潮天气的认知，为呼伦贝尔市寒潮天气的预报业务提供参考依据。

1过程概述

此次寒潮天气过程降温的主要时段出现在11月26～27日。过程开始前3 d，呼伦贝尔市境内16个测站的平均气温均较常年同期平均偏高5.5 ℃，26日日平均气温较常年同期平均偏高9.6 ℃。11月26日，冷锋过境，气温骤降，26～27日日平均气温降幅约为6～15 ℃，16个测站中有8个测站达到了寒潮标准，有6个测站达到了强寒潮标准。11月27日，16个测站的最低气温平均值降至-23.3 ℃。伴随强降温过程，呼伦贝尔市自西向东出现了大风天气，16个测站的极大风力均已超过6级。整个过程中，共有4个测站出现降水，量级均为小雪。影响范围广、降温幅度大、风力较强、降水较弱是这次寒潮天气过程的主要特征（表1）。

2主要影响系统

2.1极涡

此次过程开始前，北半球对流层上部100 hPa极涡分裂为2个中心，呈偶极型分布。亚洲一侧的极涡中心南压至西伯利亚地区，强度较强，冷空气自西伯利亚地区不断南下，造成此次寒潮天气过程（图1）。

2.2乌拉尔山阻塞高压和鄂霍次克海高压

乌拉尔山阻塞高压迅速建立、加强和崩溃直接影响了冷空气的积聚、暴发（图2b）。鄂霍次克海高压建立，一方面使低层暖平流加强，另一方面使锋区附近温度梯度加大，进而导致降温显著（图2c）。

2.3黑海-里海高压

此次寒潮过程，冷锋后的地面高压主体始终位于黑海-里海附近，由于极地冷空气南下，使地面高压主体稳定，并向东伸展、加强，由经向型逐渐调整为纬向型，最终分裂，在蒙古国境内形成闭合（图3e）。

2.4贝加尔湖气旋及气旋冷锋受极地冷空气南下影响，亚洲一侧极涡中心逐渐发展，底部槽前正涡度平流加强，贝加尔湖附近有地面气旋随之产生、发展，并有冷、暖锋与之配合。伴随高空冷涡的旋转及横槽转竖，贝加尔湖气旋逐渐加强东移。随后鄂霍次克海附近有高压脊逐渐建立，对应地面高压加强，贝加尔湖气旋受黑海-里海高压东伸及鄂霍次克海高压加强的影响逐渐调整为经向型并分裂为南北两支（图3d）。南支系统在蒙古国境内形成蒙古气旋，逐渐发展并伴有冷锋生成，自呼伦贝尔境内划过，形成东北低压，带来一次寒潮天气过程（图3e）。

3环流形势分析

3.1500 hPa环流形势及其演变过程

此次寒潮天气过程是一次典型的乌山阻高崩溃致使横槽转竖东移而形成的寒潮过程。24日08：00，亚洲中高纬地区呈一脊一槽（涡）型，乌拉尔山西部有一高压脊向东伸展，自黑海里海地区至西伯利亚地区有一横槽，脊前槽后偏北气流强盛，冷涡中心位于110°E、70°N附近西伯利亚地区，冷中心最低温度为-48 ℃（图2a）；25日08：00，乌拉尔山附近有阻塞高压生成，冷涡稳定少动，但中心附近的环流形势由纬向型逐渐开始转为经向型（图2b）；26日08：00，乌拉尔山阻塞高压崩溃，横槽完全转竖，槽前西南气流强盛，暖平流显著，鄂霍次克海附近有高压脊生成3.2地面形势及其演变过程

24日08：00，呼伦贝尔市处于弱高压的控制之下，上游贝加尔湖附近有一锋面气旋，黑海-里海北部有一发展强盛的冷高压（图3a）；24日20：00，随着极地冷空气不断南下，贝加尔湖气旋逐渐发展东移，黑海-里海高压主体加强南下并向东伸展，高低压之间气压梯度加大（图3b）；25日20：00，贝加尔湖气旋分裂，北支逐渐消亡，南支压至呼伦贝尔西部、蒙古国境内，黑海-里海高压主体稳定少动，但向东伸展至贝加尔湖附近（图3c、d）；至26日08：00，锋面气旋完全控制呼伦贝尔，黑海-里海高压东伸至蒙古国境内的部分完全分裂形成闭合，中心强度达1 040 hPa，冷锋后部、高低压之间气压梯度超过30 hPa/10经距，寒潮暴发（图3e）；27日08：00，呼伦贝尔自西向东逐渐转为蒙古冷高压控制（图3f ）。

4强降温成因分析

根据热流量方程

Tt=-V·T-w（γd-γ）+γdρg（Pt+V·p）+1cpddt

可知某地的温度随时间的变化由温度平流、垂直运动、变压和气压平流以及非绝热因子决定[4]。

在实际大气中，由变压和气压平流而引起的温度局地变化非常小，因而在此不予考虑。非绝热因子引起的温度局地变化是空气与外界热量交换的结果（如辐射、潜热释放、乱流传导等）。在此次寒潮过程中，由于有大量锋面云系存在，太阳短波辐射及地表长波辐射的作用并不显著；加之此次过程降水较少，因而潜热释放的作用也不显著；乱流传导主要引起气团变性，对温度局地变化的影响较之强冷暖平流的作用可以忽略不计。

25日08：00，850 hPa温度平流场上有一带状冷平流区自贝加尔湖北部向西南延伸，经巴尔喀什湖至咸海附近，有多个中心存在，中心值均在-90×10-5～-70×10-5 ℃/s，此时呼伦贝尔则处于暖平流的控制之下（图4a）。25日20：00，乌拉尔山阻塞高压崩溃，横槽转竖，850 hPa温度平流场上冷平流带也随之由东北-西南走向逐渐转为南北走向，此时下游鄂霍次克海高压建立，脊后西南气流强盛，控制呼伦贝尔

的暖平流区开始加强，冷暖平流势力相当（图4b）。26日08：00，上游强冷空气的不断补充，850 hPa温度平流场上冷平流带继续东移，中心值位于呼伦贝尔市南部，为-70×10-5 ℃/s（图4c）。26日20：00，冷锋过境，850 hPa温度平流场上呼伦贝尔自西向东先后转为冷平流控制，冷平流区的2个中心分别位于呼伦贝尔市东北部和西部地区，强度分别为-80×10-5和-60×10-5 ℃/s（图4d）。直至27日08：00，冷平流随系统减弱东移，降温过程结束。

垂直运动对温度局地变化的影响，主要是通过垂直运动的方向、强度及大气的稳定度来实现。26日20：00，高空槽区压至呼伦贝尔境内，相应地，低空大气均以上升运动为主，925、850、700 hPa上均有上升运动，700和850 hPa上又有弱辐合区存在（图5），有助于低层大气温度的下降。大兴安岭山脉的存在对岭西地区低层大气的上升运动有所加强，而岭东地区由于下坡的影响对低层大气的上升运动及冷平流降温有所抵消，这也是虽然冷平流势力在岭东地区达到最强但降温最剧烈的地区却出现在岭西地区的原因。

由此可见，此次寒潮天气过程中大范围的降温主要是由强盛的冷平流所致，而前期暖平流带来的升温使得冷平流的作用更为显著，同时，低层大气的上升运动也在一定程度上加强了冷平流的降温效果。

5单站气象要素分析

海拉尔区位于呼伦贝尔市中部，是呼伦贝尔市唯一一个市辖区，也是呼伦贝尔市政治、经济、文化中心。在这次寒潮天气过程中，海拉尔站各气象要素的表现最为显著也最为典型，因而选取海拉尔站各气象要素的实况及其变化进行简要分析。

24日08：00～26日08：00高空形势上，海拉尔始终处于弱脊或槽前西南气流的控制之下，低层暖平流显著，海拉尔站的气温持续上升；地面形势上，贝加尔湖冷涡分裂出的南支系统演变为东北低压，海拉尔处于低压前部，气压持续下降。25日，海拉尔站日平均气温较常年同期偏高9.4 ℃，至26日08：00冷锋过境前，海拉尔站气温升至1.2 ℃，突破建站以来历史极值，海平面气压降至990.9 hPa。冷锋过境后，海拉尔站风向迅速由偏南风转为偏西风，10 min平均风速由7.4 m/s增至10.7 m/s，极大风速由10.5 m/s增至14.2 m/s，至26日13：00达最大值18.0 m/s。26日08：00～27日08：00，24 h内海拉尔站气温骤降23.5 ℃，海平面气压猛升37.4 hPa；27日08：00后，随着系统减弱东移，气温略有回升，气压趋于减小（圖6）。

6预报与实况对比分析

由于此次寒潮天气过程的降温比较特殊，导致预报温度与实况温度相差较大。25日16：00发布的25日20：00～26日20：00的预报中，最高温度的预报与实况的平均误差为-3.98 ℃，最大误差为-11.00 ℃，出现在牙克石站，最低温度的平均误差为0.13 ℃，最大误差为-7.10 ℃，出现在小二沟站；26日06：00发布的26日08：00～27日08：00的预报中，最高温度的预报与实况的平均误差为0.44 ℃，最大误差为4.40 ℃，出现在阿荣旗站，最低温度的平均误差为-1.03 ℃，最大误差为-3.60 ℃，出现在小二沟站。总体而言，25日20：00预报的高温普遍偏低，低温西部地区偏高而东部地区偏低；26日08：00预报的高温偏高，低温偏低（表2）。

分析原因主要有以下几点：

①数值预报产品的误差较大。此次寒潮天气过程，各家模式的数值预报均出现了不同程度的偏差，对前期暖平流强度的预报偏小。② 环流形势的突变（暨鄂霍次克海高压脊的建立以及东北低压的生成与加强），导致过程开始前低层暖平流异常强盛且持续过久，呼伦贝尔市境内升温剧烈，加大了预报难度。③错误地估计了冷空气的行进速度以及对东部地区的影响。④锋面云系发展旺盛但降雪较少，大部分站点没有出现降雪，导致预报的高温偏高，夜间云系没有完全消散，导致预报的低温偏低。⑤ 呼伦贝尔市境内16个测站中有7个测站最高温度突破历史同期极值，在前一日的预报中有所顾虑，导致预报误差增大。

7小结

（1）此次强寒潮天气过程是一次典型的横槽转竖型寒潮过程。偶极型极涡的亚洲一侧强度偏强，引导极地冷空气不断南下堆积形成横槽，乌拉尔山阻塞高压迅速建立、崩溃致使横槽转竖从而引导冷空气南下东进；黑海-里海地面高压发展强盛，向东伸展形成强盛的蒙古冷高压，并导致贝加尔湖气旋分裂演变为东北低压。高空系统与地面系统配置较好，从而造成了此次强寒潮天气过程。

（2）强冷平流是导致气温骤降的原因；低层弱上升运动起到了辅助降温的效果；前期低空强盛的暖平流又导致锋区过境后降温异常明显。

（3）环流形势的演变超出数值模式的预期，在今后的寒潮预报中理应加强对实况场的分析，进而对数值模式进行释用，以期达到良好的预报效果。

参考文献

[1]

顾润源，孙永刚，韩经纬，等.内蒙古自治区天气预报手册[M].北京：气象出版社，2012.

[2] 陈豫英，陈楠，邵建，等.2008年12月两次寒潮天气对比分析[J].气象，2009，35（11）：29-38.

[3] 许爱华，乔林，詹丰兴，等.2005年3月一次寒潮天气过程的诊断分析[J].气象，2006，32（3）：49-55.

[4] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].4版.北京：气象出版社，2007.

责任编辑黄小燕责任校对况玲玲