呼伦贝尔市一次春季西南大风天气过程分析

邓波　达来木仁

摘 要 利用常规天气资料和数值预报产品，应用天气分析和诊断分析方法，对2017年5月呼伦贝尔市一次西南大风天气过程进行綜合分析。结果表明：前期高温少雨气候特征为大风天气提供了有力的气候背景；乌拉尔山附近压脊发展以及脊前低槽东移为本次大风天气提供了有力的高空环流背景；蒙古气旋的热力不稳定是大风天气对流发展的重要机制。对于本次过程EC和T639数值预报的10风场预报都表现出很好的预报能力，对今后类似大风天气过程的预报预警和决策服务有一定的指示性。

关键词 蒙古气旋；大风；数值预报；急流

中图分类号：P458.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.05.064

1 天气实况

2017年4月以来，呼伦贝尔市大部地区降水量不足10 mm，与常年相比偏少30%～80%，部分地区偏少80%以上。气温普遍偏高1～3 ℃，5月2日，全市迎来高温天气，大部分地区日最高气温接近30 ℃，其中阿荣旗最高气温达到33 ℃，超过历史同期极端最高记录。5月2日，贝加尔湖附近的气旋性低压形成后，加强并东移引发了大风天气，由于前期气温高、降水少，致使土质疏松，大量沙尘卷入空中，形成2017年以来我国最强的沙尘天气过程。沙尘首先发生在内蒙古西部地区，面积不断增大，随着系统东移，沙尘天气向东扩展，5月3—4日影响呼伦贝尔市，伴随的主要天气现象有大风、扬沙及强降温。瞬时极大风速值4日出现在海拉尔市，为26.9 m·s-1，已达到10级狂风标准。由于大风恶劣，4日下午至5日，鄂温克自治旗以及部分地区各中小学、幼儿园放假。由于大风沙尘天气，能见度极低，G10高速公路于4日10：30海拉尔至阿荣旗段全线封闭。大风后，出现了强降温天气，除了岭东三个农区旗县，各旗县5日最低气温均低至0 ℃以下。正直早种农作物播种出苗期，较早播种的小麦、马铃薯，出现了轻到中度霜冻灾害。

2 环流背景级影响系统分析

2.1 高空环流形势

过程前（5月1日08：00），乌拉尔山附近有一个发展旺盛的高压脊，脊线位于60°左右，振幅大于等于15个纬距，波长大于等于40个经距，脊前是强的西北气流。我国东北有一个势力很弱的高压脊，整个欧亚大陆呈现出明显的“前脊弱、后脊强”形势。在乌拉尔山附近高压脊前部低槽槽线前后，等高线沿气流方向疏散，预示着槽将加强，高压脊线前后，等高线沿气流方向汇合，预示着脊将减弱东移。700 hPa和850 hPa与500 hPa形势场基本一致，乌拉尔山西部高压脊前冷槽不断引导极地冷空气补充到槽后堆积，呼伦贝尔地区位于下游弱脊的控制，此时呼伦贝尔地区经向度不明显，弱的暖高压脊控制下呼伦贝尔地区5月1—2日气温稳步上升，为后期大风天气旺盛强对流运动提供热力条件。

5月3日08：00，乌拉尔山高压脊东移，呼伦贝尔地区开始受低槽槽前西南气流影响。疏散槽前西南高空急流加强，等高线和等温线交角加大，暖平流明显，开始出现西南大风天气。到4日08：00，低槽东移至呼伦贝尔边界（118°E，50°N），西南急流最强，呼伦贝尔地区大风天气也随之达到了最强盛阶段。到6日08：00，低槽继续东移演变为低涡，呼伦贝尔地区由槽前西南气流控制转为开始受低涡后部西北气流控制，西南大风天气结束。

2.2 地面影响系统及移动路径

4月30日受一次冷空气影响后，蒙古国中东高空开始转为槽前暖空气影响，地面迅速减压，出现小低压，到5月2日20：00低压的后部与上游冷高压边缘之间形成冷锋，低压的前部与北方冷高压之间形成暖锋，即形成了蒙古气旋，中心强度为995 hPa，有8条以上闭合等压线，强度大、影响范围广。此时从700 hPa高空形势可以看出高空锋区呈西南-东北方向，锋区强度为每10个纬距

20 ℃，因此蒙古气旋在5月3—4日向东偏北移动。于5月3日14：00中发展到最强，中心强度达到了990 hPa，10个纬距内有12条闭合等压线。等压线进一步变得密集，气压梯度加大，整个呼伦贝尔市被闭合线包围，因此全市各旗县几乎同时受大风天气影响。5月4日14：00，地面冷锋逐渐追上暖锋，将地面暖空气抬升，蒙古气旋进入锢囚阶段，此时动力因子和热力因子作用的开始减小，地面摩擦影响增大。到5月4日20：00，气旋分裂为二，呼伦贝尔市逐渐转为冷锋后冷空气控制，西南大风天气结束，各地风向转为西北风。

3 大风成因分析

3.1 高空急流的作用

从5月3日08：00起，在300hPa高空图上（图略），河套地区到极地有一支明显的西南急流，急流的位置与乌拉尔山高压脊前发展深厚的低槽槽前相对应，与其位势梯度最大的地方相配合，急流轴上的风速≥40 m·s-1，呼伦贝尔市位于急流轴右侧，3日20：00急流明显加强，并随着低槽东移，急流轴已经移到呼伦贝尔市上空，中心风速值达到50 m·s-1以上，蕴含着巨大的能量，并且急流轴正处于呼伦贝尔市地区，使低层风速明显加大。5月4日08：00开始，急流逐渐减弱，呼伦贝尔市上空风速值减弱至40 m·s-1，急流作用开始减弱直至大风天气结束。

3.2 蒙古气旋的热力不稳定

大风过程中始终伴随着旺盛的对流运动，垂直环流对大风过程中动力和热力的上下输送起着重要作用，蒙古气旋的热力结构特征是造成这种对流运动的重要因素[1]。对于本次过程，3日08：00 700 hPa高空上发展深厚的暖性低压系统与蒙古气旋对应。呼伦贝尔地区处于气旋前部的暖区，加之500 hPa高空此时有疏散槽与之配合，暖区上升运动尤为明显，是对流发展的重要机制。到5月4日20：00，随着气旋东移南下，呼伦贝尔地区处于冷锋后，700 hPa槽线也随之南压，上升运动逐渐减弱，逐渐西南大风天气随之逐渐减弱，转为冷锋后的西北气流变的显著。

4 物理量诊断分析

4.1 散度场的空间分布

大风沙尘天气是一种强烈对流天气，辐散辐合分布显著，散度可以表征大风沙尘天气的辐散辐合。对了解大风天气的动力学特征等具有一定的指示意义。本次过程中，5月3日08：00（图略），在地面暖区相对应的区域，低层为辐合区，中心强度达到了-40×10-6 s-1，高层为辐散区中心强度达到10×10-6 s-1，而在地面冷区（气旋后部冷高压区）相对应的区域，则是低层为辐散区，高层为辐合区，中心强度上与暖区相近。这样在垂直方向上就形成了强烈的对流运动。另外，高低层辐散辐合中心并不是垂直相对应，从低到高切斜，这也表明大气的斜压性。

4.2 垂直速度场

由于垂直速度的负值区对应上升运动，正值区对应下沉运动。5月3日08：00（图略）垂直速度剖面图显示，300 hPa以下呼伦贝尔市地区处于负值区，表明有上升运动，300 hPa以上对应正值区，有下沉运动，这说明出现大风时，呼伦贝尔地区大气层结处于不稳定状态。

5 数值预报检验与释用

目前，数值预报广泛应用于日常天气预报，是当今也是今后较长时期内的现代天气预报技术基础。目前广，泛应用的数值预报模式中EC细网格和T639细网格时间分辨率为3 h，非常适合于精细化的乡镇预报发展趋势，已成为基层天气预报员倚重的重要预报工具和手段。

通过对EC模式各预报场与实况进行对比发现，整个过程中500 hPa高度场以及各层风向、风速的预报与实况基本一致，地面气压预报的高压位置与实况吻合的非常好。

以新巴尔虎左旗单站为例，从表1可以看出，1）过程期间风速变化趋势与实况基本一致，5月3日08：00开始风速变大，到5月4日20：00由于气旋演变，由气旋前部的西南暖气流逐渐转变为气旋后部的冷空气控制，风速逐渐减小，風向转为西北风。2）在风速较大时段（5月3日11：00—14：00、5月4日11：00—14：00），EC预报值比实况最大风速偏大1～2 m·s-1，而T639预报值比实况小偏

1～2 m·s-1。3）实况极大风速与预报值相比得知，EC预报值达到12 m·s-1时段极大风速均达到了大风（17 m·s-1以上）标准，而T639预报值大概8 m·s-1以上时极大风速达到了大风（17 m·s-1以上）标准，可见不同的数值预报模式订正指标各不相同。4）从风向对比可看出，无论是EC细网格还是T639细网格，对于风向的预报与实况非常吻合，均为4日14时开始由西南转为西北风向，足见EC和T639数值预报对于风向有很好的可信度。

由于呼伦贝尔地区特殊的地理位置和地形地貌特征，各地受大风影响程度和时间前后不尽相同。

1）大风天气过程中，岭西牧区旗市（新巴尔虎右旗、新巴尔虎左旗、满洲里、陈巴尔虎旗、鄂温克自治旗）极大风速明显大于岭东农区旗市（阿荣旗、扎兰屯市、莫力达瓦自治旗）。其原因有两个：①大风天气是强对流天气，系统自西向东移动过程中，大兴安岭山脉的存在对岭西迎风面低层大气的上升运动有强迫抬升作用，致使加强对流运动，而岭东地区由于背风坡的影响，气流向下俯冲抑制低效上升对流；②相比岭东地区，岭西牧区降水少，土壤贫瘠，植被稀疏，白天辐射增温效果大于岭东地区，局地热对流明显大于岭东地区。

2）鄂伦春自治旗与其他旗县相比风向风速显著不同，5月3日瞬时极大风速仅为8.9 m·s-1，且风向为东南风。5月4日08：00才开始风速明显加大，风向转为西南风到4日14：00时才达到大风标准17 m·s-1以上。5月5日凌晨开始风速逐渐转为西北风，与岭西地区相比，天气过程基本滞后12 h。这是由于呼伦贝尔地区东西地区距离10个经度以上，鄂伦春地处呼伦贝尔东北角，加之大兴安岭北高南低特征，天气系统自西向东需要爬过大兴安岭，因此鄂伦春地区相比岭西地区天气过程滞后12 h左右。这一点EC和T639数值预报模式5月2日08：00起报的预报值与实况非常吻合。

6 结论

1）前期高温少雨气候特征为大风天气提供了有力的气候背景。2）高空低槽、蒙古气旋是本次大风天气过程的主要影响系统。3）高空急流为本次大风天气过程提供了动量，导致大气不稳定。蒙古气旋的热力不稳定是对流发展的重要机制。4）从数值预报对比检验可知：EC预报值比实况最大风速偏大1～2 m·s-1，而T639预报值比实况小偏1～

2 m·s-1。EC预报值达到12 m·s-1时段极大风速均达到了大风（17 m·s-1以上）标准，而T639预报值大概8 m·s-1以上时极大风速达到了大风（17 m·s-1以上）标准。无论是EC细网格还是T639细网格，对于风向的预报与实况非常吻合。

参考文献：

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

（责任编辑：刘昀）