乌兰察布市2016年1月20～23日寒潮天气分析

常永旺 张百萍 于文英

乌兰察布市气象局

乌兰察布市2016年1月20～23日寒潮天气分析

常永旺 张百萍 于文英

乌兰察布市气象局

文章利用常规观测资料、利用天气学诊断方法对2016年1月20～23日乌兰察布市寒潮天气过程进行分析、总结。结果表明，此次寒潮天气为高压脊发展型，偏向于亚洲地区的极涡中心携带大量冷空气向亚洲地区移动南下，在乌拉尔山阻塞高压的脊前偏北气流引导作用下以及鄂霍茨克海高压阻挡作用，使得极地冷空气不断积聚、加强、南下，造成这次寒潮天气的爆发，并由于鄂霍茨克海高压的阻挡作用使得这次降温过程持续时间长。

寒潮 冷平流 强降温

寒潮天气过程是极地或高纬度地带强冷空气向南爆发的过程。寒潮过程以剧烈降温为主要特征，同时也往往伴有大风、沙尘暴和暴雪等灾害性天气，往往能引发多种严重的气象灾害，对农业、牧业、工业、交通和人民生活都有很大的影响[1]。《内蒙古自治区预报员手册》中指出，寒潮类型分为4类，第一类为降温寒潮，主要以降温为主，没有出现6级或6级以上的大风和少量或其以上降水；第二类为大风型寒潮，这类寒潮在降温的同时，有6级或6级以上的大风；第三类为降雪型寒潮，这类寒潮在降温的同时伴有明显降水；第四类为大风降雪型寒潮，这类寒潮在降温的同时伴有大风和降雪。本次影响乌兰察布市的寒潮天气为第二类寒潮即大风型寒潮，降温的同时，伴有6级左右大风，文章详细分析了本次寒潮天气的形势及成因。

一、天气实况

受强冷空气影响，1月20日～22日乌兰察布市出现了一次寒潮天气过程，此次寒潮天气属于降温型寒潮，没有出现6级或6级以上的大风和明显的降雪。从实况可以看出，此次过程从21日白天开始降温，到22日8时，乌兰察布市全市最低气温48小时（20日～21日）下降8℃以上（见表1），达到了寒潮天气标准，本次过程的最低温度出现在23日早晨，其中化德县最低达-34.1℃（见表2）。

表1 最低气温变温情况（24、48、72小时最低气温变温）

表2 最低温度（单位：℃）

图2 500hPa环流场

二、环流形势分析

1.500 hPa环流形势及其演变过程

分析500hPa高空图，此次寒潮天气过程为明显的高压脊发展型。18日08时，乌拉尔山附近的脊已经发展明显，温度脊的振幅大于高度脊并存在明显的暖中心，利于高度脊的发展，脊前存在小槽，位于我国东北地区存在明显的冷涡，长轴呈北——南走向，配合-44℃的冷中心，在冷涡下游地区即鄂霍茨克海同样存在高度脊，阻挡了冷涡的东移，有利于冷空气积聚（图2a）；随着高度脊的发展导致脊前的偏北气流加大，小槽后部有明显的冷平流，使得小槽发展移动，携带冷空气不断汇入东北冷涡，在22日08时位于乌拉尔山附近的高度脊发展为阻塞高压，期间不断有冷空气汇入东北冷涡，在鄂霍茨克海高度脊阻挡下，东北冷涡发展加强南压到乌兰察布市北部地区，其冷中心强度为-48℃（图2b）；到23日08时乌拉尔山阻塞高压减弱，闭合环流中心消失，高度脊与温度脊近于重合，-48℃的冷中心压在了乌兰察布市上空，导致在23日最低气温达到最低（图2c）；到24日08时冷涡迅速南掉，鄂霍茨克海高度脊减弱消失，导致乌兰察布市迅速转为暖脊控制，回温迅速，此次寒潮天气过程结束（图2d）。

2.850 hPa环流形势及演变过程

21日08时在乌兰察布市西北侧存在高压，乌兰察布市北侧存在-36℃冷中心，此时乌兰察布市上空为温度线的密集带，此时锋区强度为-12℃/5个纬距（图略）；到22日08时，之前处于乌兰察布市西北侧高压加强，并分裂为两个中心，控制范围扩大，此时乌兰察布市处于其前部控制，-36℃冷中心南压，强度减弱，变为-32℃冷中心，同时锋区也有所南压，但是锋区的强度是加强的，此时锋区的强度为-16℃/5个纬距；到23日08时：高压减弱，同时锋区完全移出乌兰察布市，乌兰察布市受-32℃的冷中心控制；到24日08时：冷中心再次减弱，乌兰察布市受-28℃的冷中心控制，此次降温结束。

3.地面形势及变压场的演变过程

（1）地面形势演变过程

18日08时，极地高压中心强度为1050hPa，中心位于70°N附近，之后随着500hPa高度脊的发展，脊前的负涡度平流不断加强，使得极地冷高压向南移动、加强，到20日08时，极地冷高压压在了内蒙古北部，范围广大，具有三个冷高压中心，最强冷高压中心达1062.5hPa,靠近乌兰察布市，冷高压前沿的冷锋已经压在了乌兰察布市西北部，到21日08时地面冷高压进一步加强，最强冷中心达1072.5hPa，高压前沿的冷锋已经扫过乌兰察布市，降温开始，冷高压不断加强扩散南下，在22日02时冷高压达到最强，中心值达到1082.5hPa,之后冷高压中心强度一直都维持在1070.0hPa以上,本次寒潮天气过程地面冷高压中心强度一直都维持在1070.0hPa以上，并不断有地面冷锋过境。

（2）地面变压场演变过程。在21日08时，乌兰察布市24小时变压为负变压，变压幅度为-2～0hPa；随着冷高压的加强，逐步移近乌兰察布市，乌兰察布市地面开始增压，到22日08时乌兰察布市大部地区的增压幅度为6～8hPa；随着冷高压减弱，到23日08时乌兰察布市24小时变压幅度为-1～0 hPa。

三、主要影响系统

1.极涡

本次寒潮天气过程前，200hPa极涡分裂为两个中心，一侧极涡中心偏向于北美洲，一侧偏向于亚洲地区，呈偶极型分布，后期偏向于亚洲地区的极涡中心不断偏离移向亚洲地区，携带大量冷空气向亚洲地区移动南下，造成这次寒潮天气的爆发。

2.乌拉尔山阻塞高压和鄂霍茨克海高压

本次寒潮天气过程属于高压脊发展型，主要是乌拉尔山阻塞高压建立期间，脊前偏北气流引导极地冷空气不断南下，加上鄂霍茨克海高压阻挡作用，使得东北冷涡不断加强、南压，携带冷空南下。

3.蒙古冷高压

极低冷气团在高空引导气流和负涡度平流的作用下，使得极地冷气团南下发展加强，移到蒙古地区形成了强大的蒙古冷高压，此次过程中，最强冷高压中心值达1082.5hPa。

4.寒潮冷锋

随着极地冷空气不断南下，配合脊前的负涡度平流，使得蒙古冷高压不断发展，扩散南下，伴随冷高压外围的冷锋和副冷锋不断形成南下。

四、强降温成因

热力学能量方程转化为温度预报方程：

由上式可知，温度的局地变化与温度平流、垂直运动、气压的局地变化和气压平流、非绝热加热作用有有关。实际大气中由变压、气压平流引起的温度局地变化甚小，不予考虑。非绝热表现为辐射、凝结潜热、湍流感热对气温的影响。本次寒潮发生在冬季，相对稳定的下垫面湍流作用较弱，主要变现为气团的变性；大范围锋面云系的存在，太阳短波辐射和地表长波辐射引起的气温日变化较小；过程中几乎无降水发生，凝结潜热作用可不考虑。此次寒潮降温主要考虑温度平流的作用[2]。

1.温度平流

850hPa温度平流的演变表现为：20日08时受乌山高脊与冷涡共同作用，在贝加尔湖北部存在一带状冷平流区，中心强度达-14×105℃/s至-12×105℃/s，同时河套地区存在呈南北向带状分布的冷平流区，中心强度达-5×105℃/s至-3×105℃/s，此时乌兰察布由暖平流控制。20日20时随着乌山高度脊的发展加强，及冷涡的东移南调，冷空气顺着涡后脊前偏北气流下滑，位于贝湖北部的冷平流区南压，与位于河套附近西进的冷平流区合强度有所减弱，中心强度达-9× 105℃/s至-7×105℃/s，此时乌兰察布市西北地区为冷平流控制，气温开始下降。21日20时乌山高脊发展为阻塞高压，冷平流区东移南压并迅速加强，中心强度达-40×105℃/s至-30×105℃/s，中心靠近乌兰察布市，我市出现剧烈降温。23日08时随着冷涡的不断东南移，冷空气也随之发生移动，乌兰察布市仍然为冷平流所控制，但中心已经东移如海，强度为-35× 105℃/s至-25×105℃/s，乌兰察布市温度继续下降达到此次过程的最低点。24日08时冷平流区进一步东移，乌兰察布市的东部及南部仍为冷平流区控制，全市气温维持较低，到25日08时全市逐渐为暖平流所控制，此次降温过程结束。

2.散度场

垂直运动对局地温度的影响，通过大气的垂直向运动及大气的稳定度来变现。由700hPa散度场特征可知，20日20时乌兰察布市为弱辐散区控制，近地面层有下沉运动，有利于低层大气增温；21日20时乌兰察布市为弱辐合区控制，近地面层有上升运动，有利于低层大气降温，加之强盛的冷平流作用，此时降温过程幅度很大；之后随着冷涡的东南移出乌兰察布市，乌兰察布市转为为辐散区控制，利于低层大气的增温，降温过程结束。

综上所述，20日20时乌兰察布市开始受冷平流影响，21日20时冷平流达到最强，气温下降明显，之后冷平流逐渐减弱东移，到25日08时转为暖平流控制，降温结束；散度场上只有21日20时表现为辐合区，有上升运动，有利于降温作用；此次的强降温度主要由冷平流决定，21日20时由于强盛的冷平流与近地面层的上升运动共同作用，出现强降温，20日～22日过程降温达到寒潮标准。

五、结论

1.此次寒潮天气过程属于高压脊发展型，随着乌山高压脊的不断发展引导极低冷空气不断下滑，地面场上表现为冷高压不断加强扩散南下，影响乌兰察布市，造成此次的寒潮天气过程。

2.乌拉尔山阻塞高压的引导作用和鄂霍茨克海高的压阻挡作用是造成的此次寒潮天气过程持续降温的特点的主要原因。

3.强的冷平流是造成强降温的主要原因，近地面弱的上升运动起到辅助降温效果。

[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]付亚男.呼伦贝尔市一次强寒潮天气过程分析[J].安徽农业.2015.43(5):185-189.