一次冷空气大风水平与垂直风场结构分析

2020-06-24 07:52郑丽君黄京平马中元卢秋芳余剑浩桂园园
江西科学 2020年3期
关键词:风廓变压冷空气

郑丽君,黄京平,马中元,卢秋芳,余剑浩,桂园园

(1.江西省气象科学研究所,南昌,330046;2.江西省上饶市气象局,333000,江西,上饶;3.江西省鹰潭市气象局,335000,江西,鹰潭)

0 引言

2017年11月17-18日,江西出现一次冷空气大风天气过程,这次冷空气影响下产生的大风天气时间较长,影响范围较大,出现八级以上大风的区域自动站涵盖了全省10个地市,其中出现的最大风速达到26.7 m/s,对江西省工农业生产和居民生活造成一定影响。本文对该次天气过程做了详细分析,尤其是对风场的水平与垂直结构进行了分析。在以往的研究中,大部分研究学者研究的是强对流天气下产生雷暴大风等强对流天气的风场垂直结构,或针对冷空气大风的水平结构进行分析,且地域性很强。如乔林[1]等研究指出对流层高层高位涡区与相对湿度小值区相对应,干空气主要来源于北侧(高纬度)对流层高层。黄彬[2]等研究指出当冷空气影响渤海时,冷暖空气对比使低空锋区迅速加强,风力突增明显。大风期间高层深厚的冷平流自上而下形成了一条西北东南向后倾式的冷平流传输通道,平流分3次传送到底层对应着大风期间的3次波动峰值。赵亮[3]等研究指出位涡(Potential Vorticity,简称PV)的低频振荡(20-80 d和40-80 d振荡)在表征冷空气活动中效果最好。叶丹[4]等研究指出冷空气从内蒙古中东部入侵,主要影响华北、东北和东部沿海地区,强度较弱,持续时间短,冷空气源地位于新地岛以东的洋面及陆地上。陈炳洪[5]等分析指出乌拉尔山阻塞高压稳定维持使得冷空气在中高纬堆积,横槽转竖后引导下来的冷空气在南岭山脉受到阻挡。分析冷空气的垂直结构发现,本次冷空气较为浅薄,堆积发生在850 hPa以下,弱冷空气经过长时间堆积形成较强冷空气,冷空气带来的阴雨天气使得降温以平流降温为主。邬仲勋[6]等研究指出动量下传大风是高低空风场辐合辐散的环流运动强迫所造成的大风,发生的区域一般在高空急流南部整层垂直速度接近零的地方;高空槽是造成动量下传的主要原因,高空槽的形状及强度对于预报动量下传大风具有较大的意义,槽过境及槽后强西北气流可造成大风的持续。黄彬[7]等人根据对一次渤海大风过程进行诊断分析,发现大风期间高层形成了一条冷平流传输通道,平流传送到底层对应大风期间波动峰值;且动量下传在本次过程中起了重要的作用,下沉气流的径向度越大,高层下沉运动越强,对应地面的风速越大。朱男男[8]等人对一次黄渤海罕见大风天气成因进行分析,认为较强冷空气与快速发展的入海气旋相互作用形成强气压梯度是导致此次海上强风的主要原因,对流层中低层强冷平流区与地面变压风大值区有较好的对应关系,发现风廓线观测到低层强风并伴有强的下沉运动,可以作为海上大风临近预警的指标之一。黄海波[9]等人利用 WRF 模式对乌鲁木齐机场一次东南大风天气进行了预报和地形敏感性试验,得出WRF 模式对东南大风有较强的预报能力,地形敏感性试验表明下沉运动与东南大风有很好的对应关系。此次东南大风天气的产生是低空动量下传、狭管效应和下坡风共同作用的结果。针对风廓线雷达产品分析的垂直风场和θse能量锋区的相关内容,专家学者也有一定的研究结论,如:刘畅[10]等人分析了2001-2010年影响山东的切变线的天气特征及大气垂直结构空间结构,发现切变线上均有θse能量锋区配合;构成切变线的相对暖气团均具有对流不稳定性。姚日升[11]等人对浙江北部近海风速垂直廓线进行分析发现,受地形影响,偏南、偏北风时塔基风速一般比上一层风速大,不同天气系统影响下近地边界层风廓线不同,南风型320 m以下风速基本遵从对数律。热带气旋影响型和北风型时风廓线可分为3段,常通量层内基本满足对数律,该层向上一段高度热带气旋影响型风速变化不大,北风型反而减小,再往上风速又继续增大。胡娟[12]等人通过研究发现非对流性大风受大尺度系统影响,主要出现在冬春季节,滇东、滇中和滇西北影响最重,对流性大风多受中小尺度系统影响,主要出现于夏季,呈现局地性特征。马中元[13]等研究江西致灾大风天气主要有3种类型,其中与冷锋雷暴回波带和冷空气大风相伴随的混合大风天气,具有雷雨大风天气和冷空气大风天气活动的特征。对内陆大风研究较少,但对沿海地区的大风天气研究较多,姚日升[14]等人通过模糊聚类空间分型建立浙江近海冷空气大风的风速推算公式,得出冷空气影响时自动站与浮标站相差别,站点离岸距离是自动站和浮标站风速差值影响的主要因子。盛春岩[15]等人利用WRF模式对2次大风过程进行了地形和海洋下垫面敏感性试验,发现渤海北部地形对渤海海面大风有增强作用,海洋下垫面较光滑,会对海上大风起到增强作用。海洋下垫面对大风的增强作用与大风强度有关,风速越大,海面对大风的增强作用越明显,向岸风作用也就越明显。2次东北大风的试验结果表明,海面对大风有增强作用,海洋下垫面对大风的增强作用大于渤海北部地形动力作用。曲巧娜[16]等人对渤海湾、渤海中部海区、黄海北部海区和山东沿海大风进行了对比分析,认为渤海湾海区,滨州北部和东营北部沿海站均比海面风速偏小,渤海中部海区,当天气系统为低槽冷锋时,东营东部、潍坊北部、烟台北部和烟台西部沿海站均比海面风速偏小。以上的研究结果对本文的撰写提供了重要的理论指导。

本文利用MICAPS天气和区域自动站观测资料、美国NCEP 1°×1°再分析资料、上饶市TWP8-L对流层风廓线雷达资料,以及赣东北地形资料,对2017年11月17-18日江西出现的冷空气大风天气进行分析,试图对冷空气大风天气的形势背景、水平和垂直结构、地形对大风的影响有所了解,为冷空气大风天气的预报提供分析依据。

1 资料来源与天气实况

1.1 资料来源

上饶对流层TWP8-L风廓线雷达由北京敏视达雷达有限公司生产,其基本技术性能如下。

工作频率:1 270~1 300 MHz;最低探测高度:150 m;最高探测高度:≥8 000 m;高度分辨率:120 m、240 m (可选);扫描波束数:5波束(东16.3°、南16.3°、西16.3°、北16.3°、天顶)。资料在探测期间的时间分辨率为三波束指向:≤3 min;五波束指向:≤6 min。目前使用五波束方式,一次体扫时间为:6 min。

NCEP/NCAR再分析数据集是由美国气象环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)联合制作。覆盖地区:全球 (1°×1°)。内容简介:NCEP/NCAR每日4次(00:00、06:00、12:00、18:00)再分析资料数据集的要素内容与NCEP/NCAR逐日再分析资料类同,包括等压面资料7要素、地面资料11要素、地面通量资料42要素。

常规天气资料来源于国家气象中心MICAPAS 4.0平台(气象信息处理系统),M4采用分布式处理系统,直接对接CIMISS数据库,能实现数据秒级计算和毫秒级写入,对现代天气预报业务提供了很好的支撑。

地形资料来源于江西WebGIS雷达拼图平台(http://10.116.32.81/,江西省气象局内网,2012年开发),采用Web技术和谷歌瓦片式地图显示。

1.2 天气实况

我国气象观测业务中规定:瞬时风速达到或超过17 m/s的风为大风。而在中国天气预报业务中则规定,蒲福风级六级(平均风速为10.8~13.8 m/s)或以上的风为大风天气。

2017年11月17-18日,江西省国家站共出现16站次的大风并上传重要天气报,其中八级大风12站次,九级以上大风4站次(表1)。11月16日20:00-17日20:00区域自动站出现六级大风23站,七级大风7站,八级大风3站;11月17日20:00-18日20:00区域自动站出现六级大风362站,七级大风170站,八级大风62站,九级以上大风20站次(表2)。其中九江市庐山站出现的最大风速达到26.7 m/s。这次冷空气影响下产生的大风天气时间较长,影响范围较大,出现八级以上大风的区域自动站涵盖了全省10个地市。

上饶市范围内在17日20:00-18日20:00期间,共出现大于17 m/s的大风天气14站次。其中距离上饶风廓线雷达较近的广丰区出现7站次,5站次出现在18日04:00-05:00,2站次出现于18日13:00-14:00。而北部的鄱阳县、余干县在18日06:00-07:00出现3站次大风天气。

表1 国家站重要天气报大风实况

表2 11月16日20:00 18日20:00区域自动站大风实况

由此可见,2017年11月17-18日冷空气大风是全省性大风天气过程,上饶市处在江西东部走廊地形条件影响下,地面水平风场和风廓线雷达上的垂直风场分布有其不同的特点。

2 冷空气大风与天气形势、变压场

2.1 高空天气形势

2.1.1 100 hPa 17日08:00至17日20:00,北半球只有一个极涡中心偏向西半球,位于加拿大北部维持少动,属于极涡偏心型,极涡中心的暖中心为-65~-60℃。东亚北部有一个大槽,槽北端为暖中心,中心强度为-50℃,随时间推移,大槽略有加深。北太平洋中部为高压脊对应温度暖脊,温度脊在16日温度脊略落后于高度脊至17日20:00温度脊与高度脊接近重合。至18日02:00从极涡伸向太平洋西岸的东亚大槽继续向南加深且略有西移(图略)。

2.1.2 500 hPa 16日08:00在西西伯利亚有大范围冷中心,巴尔喀什湖西面为高压脊,向北延伸至65°N,对应温度脊,温度脊落后于高压脊,槽后脊前为暖平流。巴尔喀什湖东部为低压槽,有低压中心,伴有冷中心达到-32℃,槽后为暖平流,槽前为冷平流。巴尔喀什湖附近的槽脊均为东北东-西西南走向。横槽北至贝加尔湖以北,向南至咸海西面。至16日20:00,巴尔喀什湖低槽断裂成两段,北段快速东移,南段横槽在新疆西北部缓慢移入我国境内。17日08:00-14:00,巴尔喀什湖冷涡横槽在我国新疆北部维持少动,冷空气再次堆积,中心强度维持-32℃,冷中心范围扩大。17日20:00低槽前部有小高压脊,脊前为西北风,呈现冷平流,将北面的冷空气向我国自西北向东南输送,造成了我国大范围的降温。此时在川渝地区有南支小槽向东移动,江西地区处于槽前,造成了实况中江西境内的弱降水(图略)。

2.1.3 700 hPa 17日08:00,江西省并无明显的温度平流,全省温度为4~6℃,温度梯度较小,江西省南北6纬距共有2℃温差。赣北有较弱的反气旋环流。17日14:00冷锋锋面位于长江以北,长江以南转为西南气流,暖平流和长江以北的冷平流在沿江地区交汇,赣北辐合区有降水产生。伴随江南的暖平流,江西境内温度略有上升,等温线的密集显示了江西省境内的温度梯度增加。至20:00锋面南压至赣北北部地区。直至18日02:00~08:00,大风天气发生在该时间段内,赣北温度梯度达到最大,约为1℃/纬度。江西省的温度也降至0~6℃,6纬距温差达6℃(图略)。

2.1.4 850 hPa 17日08:00,锋面位于长江以北地区,赣中赣南为一致的西南气流,将赣南暖中心暖平流向北输送。此时江西省内温度梯度较小,6纬距温差为5℃。20:00锋面南压至赣北南部到赣中地区。直至18日02:00-08:00,温度梯度明显增大,江西省境内全部转为冷平流,且最大偏北风达到12 m/s。江西省的温度也降至3~12℃,6纬距温差达9℃。赣北850 hPa日降温达6~9℃(图略)。

2.2 地面天气形势

16日14:00-20:00(图1(a))蒙古以北地区为大范围的冷高压。青藏高原西部有小范围冷高压,云贵高原地区有低压中心,中心值1 005 hPa;我国中东部大部分地区均为低压区。高低压之间显示密集的等压线锋区,地面锋区仍在我国内蒙古以北。17日08:00(图1(b))至20:00(图1(c))蒙古冷高压向南移动,高压中心强度达到1 050 hPa。青藏高原的小范围冷高压范围向东扩大至云贵高原西部,我国中东部的低压系统范围缩小、中心值减弱。高压前部的锋区已到达我国河套地区至华北地区,此时江西境内气压梯度较小,在江西省境内仅有2根等压线,根据以往的预报经验,在此气压梯度下江西省内的风力为二级到三级。

18日08:00(图1(d))蒙古冷高压主体继续东移南下,分裂出来的小高压中心位于内蒙古中部,位置略有南压,影响范围继续扩大,地面冷锋压至长江中下游流域,江西省内地面气压梯度明显加大,达到10 hPa每6个纬距。强大的气压梯度力是地面大风的成因之一。此时江西省境内出现大范围的大风天气。冷空气为较典型的东路路径,自蒙古向东南方向影响河套地区继而南下影响江西境内。

海平面气压(单位:hPa)

2.3 变压场对风的影响

变压场对风的影响,由式(1)中空气运动的加速度大小与地转偏差成正比。在近地面层中,除了摩擦作用外,变压风是造成地转偏差的另一重要因素。

(1)

(2)

式(2)中D1亦称为变压风。变压风沿变压梯度方向吹,由高值变压区吹向低值变压区。变压梯度越大,风速也越大。在冷锋后最大风速常常出现在正变压中心附近变压梯度最大的地区附近。江西地处中纬度地区,适用于准地转理论。

在17日14:00(图2(a)),江西省境内为负变压区,变压梯度较小,南北变压差为2~3 hPa,梯度方向为西北东南走向。至17日20:00(图2(b)),江西境内的变压场正在由负变压向正变压过渡阶段,九江地区日变压为0。日变压梯度明显加大,省内变压差达到6 hPa,变压梯度方向为西北东南向。根据实况资料,此时省内风速明显加大,但未出现17 m/s的大风。18日02:00(图2(c)),江西省境内大部分地区均转为正变压区,省内南北变压梯度达到9 hPa,此时九江地区出现大风天气。

至18日08:00(图2(d)),湖北境内有18 hPa 的正变压中心,变压梯度在江西省南北向达到11 hPa。实况大风的范围扩大。九江、上饶、南昌、赣州、吉安等地均出现大风天气。随着变压梯度的增大,江西省境内产生大风天气。江西省境内南北向变压梯度达到9 hPa以上,省内出现大风天气。由于地转偏向力以及地形作用的影响,出现的大风并不是全部为变压梯度的西北东南向,而出现了部分东北风。

冷空气的水平结构从天气图上可以看出:100 hPa极涡中心与东亚大槽向南加深、500 hPa冷涡横槽和南支小槽东移、700 hPa等温线密集江西6纬距温差达6℃、850 hPa温度梯度明显增大6纬距温差达9℃、地面强大的气压梯度力是形成这次冷空气大风的成因之一。

叠加地面风场(单位:m/s)

3 冷空气的垂直结构

3.1 风廓线雷达资料分析

风廓线雷达是揭示天气系统垂直结构的有效手段,冷空气通过地形的影响,在东部走廊形成堆积,又由于狭谷作用,从而影响到150~2 000 m的区域风场,形成低层局部大风区。利用上饶市对流层TWP8-L风廓线雷达资料,分4个时期描述冷空气大风随时间变化的垂直结构(图3)。

3.1.1 高空风大(16日21:00-17日16:00) 11月16日21:00-17日16:00,风廓线雷达风场图上(图3(a)),对流层中上层为西北风,1~6 km为西南气流。西南急流的底层自3.8 km附近,随着时间的推移向下传递至2.0 km高度,强度逐渐加强;02:00,3.8 km处风速达到20 m/s,此时0~1 km为西北风,风随高度顺转,为冷锋前的暖平流。从03:00-06:00,2~6 km的西南气流明显减弱。直至07:00,1~2.2 km的西南风均转为西北风,说明06:00-07:00内有低层弱切变经过上饶风廓线雷达站。17日10:00,1~3 km转为偏西风,且无明显温度平流。16:00开始,1~2 km处转为西北风,2.2 km以上为偏西风,0~1 km处为东北风。1~2.2 km有风随高度逆转的冷平流,说明此时已有弱冷空气分裂南下影响上饶市。

图3 2017年11月16日21:00-18日20:00上饶风廓线雷达风(a)及上饶国家站风速(b)图

11月16日21:00-17日16:00,上饶市国家站风速变化图(图3(b)),风速在1~6 m/s之间徘徊,基本稳定在4 m/s左右。

3.1.2 风向转换(17日17:00-19:00) 11月17日17:00-19:00,风廓线雷达风场图上(图3(a)),冷空气过境上饶风廓线雷达站时,风向有个转换过程。风廓线雷达的垂直风速和径向速度都比较小,只有0~2 m/s(图略);20:00后,1 000 m左右高度以下的风,由偏西风转为偏东风,垂直风速和径向速度都增大到4~6 m/s(图略),表明冷空气带来密度较大的冷空气的影响。

11月17日17:00-19:00,上饶市国家站风速变化图(图3(b)),风速在进入最低值,在1~3 m/s间,表明风向转换时风速比较小。17日17:00-19:00是冷空气过境风向转换过程,可以看出西风转东北风的过程。

3.1.3 低层大风区(18日00:00-14:00) 11月18日00:00-14:00,风廓线雷达风场图上(图3(a)),形成低层大风区和高层(3 500~7 000 m)大风区的2个部分,而中间是弱风区过渡带。高空一致的较大西风,低层为东北风,风向顺时针旋转,属于欧阳定义的“顺滚流”,即暖平流。低层浅红色区域在地面150~1 200 m高度上东北风开始加大,且大风区高度逐渐升高;04:00,大风伸展高度达到1 800 m,中心风力加大为16~20 m/s;随后,低层大风维持到14:00。

11月17日00:00-14:00,上饶市国家站风速变化图(图3(b)),风速开始逐步加大缓慢上升,05:00和12:00分别达到10 m/s和12 m/s 2个小高峰。上饶地处东部走廊中间位置,无论盛行东南风,还是偏东风,东部走廊狭谷效应都会对上饶有影响,主要表现就是风速增大和维持。冷空气进入江西东部走廊后得到狭谷效应,使风速不断加大。

3.1.4 大风结束期(18日15:00之后) 11月18日15:00后,风廓线雷达风场图上(图3(a)),低层大风区开始减弱,中层还有一些大风维持。

11月18日15:00后,上饶市国家站风速变化图(图3(b)),风速开始逐步下降,18日20:00降到6 m/s左右。

由此可见,冷空气在风廓线图上特征是高空风比较大,随时间推移慢慢往下渗透;冷空气过境近地面风向有个转换过程,由偏西风转为偏东风;由于东部走廊地形的影响,冷空气由东向西沿狭窄地形移动过程中,风速不断加大,并形成局地低层大风区。

3.2 V-3θ图分析

V-3θ图的V是探空资料中的风矢量(风向风速),3θ则是:θ、θsed、θ*(位温、露点假相当位温、饱和假相当位温)。

1)θ位温:

θ是位温(位势温度),T为气温(绝对温标K表示),P0为海平面气压(hPa),R为气体常数,CP定压比热,体现大气不稳定能量分布。

2)θsed露点温度计算的假相当位温:凝结之前的水汽具有预测超前性,体现大气的水汽分布(传统的假相当位温θsed是以凝结高度计算的)。

3)θ*假定当时气温为纯饱和位温:体现大气的纯饱和状态。

T-LogP图仅分析了热力和水汽条件,没分析动力条件;V-3θ图反映了大气能量结构(动能、热能、水汽)。因此,选择距离上饶市江西东部走廊最近的衢州站探空数据,使用V-3θ图进行分析(图4)。

17日08:00(图略),500~850 hPa假相当位温曲线和饱和假相当位温曲线几乎垂直于温度轴,说明在对流层的中部有低温区的存在。衢州925 hPa为偏北风,对流层中高层为西风转西北风,衢州站为风随高度逆转的冷平流。500 hPa处有位温曲线向左倾斜,说明该层大气有不稳定能量,但根据倾斜尺度判断能量较弱。假相当位温曲线和饱和假相当位温曲线趋于平行,说明大气水汽充沛。

17日20:00(图4(a)),大气层结稳定,低层转为为东北风,中层为偏西风,有风向随高度的逆转,持续冷平流。自该时次开始,近地层均转为东北风,且风速随时间增大。400 hPa以下θsed线贴着θ*线上升,且几乎垂直上升,850 hPa以下偏北风只有2 m/s。

18日08:00(图4(b)),700 hPa以下θsed线与θ*线明显降低位温向左突出,即两线与X轴的倾角减小,850 hPa和925 hPa的东北风均达到了14 m/s,说明对流层低层的冷空气明显加强。

18日20:00(图4(c)),700 hPa以下θsed线与θ*线两线与X轴的倾角再次减小,这一特征表明冷空气从700 hPa向下灌入低层,之后在东部走廊维持。925 hPa为10 m/s,对流层中高层为西北风。

19日08:00(图略)925 hPa有加强,达到14 m/s,风向东北偏东,对流层中层为偏西风,风速随高度逆转,为冷平流。虽然冷锋主体在19日20:00(图略)已经过境,但低层的东北风依然维持。

图4 2017年11月17日20:00(a)、18日08:00(b)、18日20:00(c)衢州站V-3θ图

由此可见,V-3θ图上,对流层的中部有低温区,风随高度逆转有冷平流存在;700 hPa以下θsed线与θ*线明显降低位温向左突出,对流层低层的冷空气明显加强,700 hPa以下向左突出越明显,斜率越大,底层风速越大。

4 江西东部走廊地形对冷空气大风的影响

江西赣东北3地(上饶、鹰潭、景德镇),上饶地处东部走廊中间位置,无论盛行东南风,还是偏东风,东部走廊峡谷效应都会对上饶有影响,主要表现就是风速增大和维持;鹰潭地处东部走廊的上风方(西南风时)和下风方(偏东风时);景德镇的风场与东部走廊的关系不大,但赣东北迎风坡和鄱阳湖湿地是产生暴雨的重要机制。

江西东部走廊地形对地面的冷空气大风有重要的影响,图5显示了2017年11月18日00:00、02:00、04:00江西东部走廊地形对地面风场的作用(东部走廊图5中狭长的地带,两边是1 500 m左右的山脉)。

11月18日00:00(图5(a)),冷空气大风分两支南下:一是长江河谷口从九江灌入;二是从嘉兴、杭州南下(黄山高山站大风是自然的)。地面冷空气大风区(>8 m/s,下同)南下影响皖南山区,东部影响浙江北部地区,此时,东部走廊的风速只有2~6 m/s。

11月18日02:00(图5(b)),长江河谷口灌入的冷空气已经侵入赣中盆地;从嘉兴、杭州南下的冷空气大风也灌入东部走廊,一致的东北风,风速达到4~12 m/s。浙江中部的偏北大风受山地的阻挡,形成分流,西支气流通过浙赣之间东部走廊的影响,风向由偏北风或者东北偏北风转为东北风,向西南方向影响江西境内,风速在山区阻挡、分流和转向的作用下有明显的减弱。

11月18日04:00(图5(c)),两支冷空气贯通为一体,东部走廊一致的东北风,风速达到8~18 m/s。东部走廊的风速一直维持到19日15:00之后。随着偏北风冷空气的继续南下,东部走廊东北风的大风区的继续向西南方向移动,且由于地形的狭管效应,使狭窄的东部走廊之间的东北风风速在窄区有明显的增大,地面冷空气大风中间持续时间20 h,上饶地区形成一致的东北大风,在东部走廊影响下继续维持。

图5 2017年11月18日00:00(a)、02:00(b)、04:00(c)江西东部走廊地形及风场实况图

19日11:00(图略),浙北皖南的偏北大风有明显的减弱,风速均小于8 m/s,但受狭管效应作用,东部走廊附近的赣东北及浙西地区大风区仍然继续维持。赣东北的东部走廊大风区维持时间相较北部地区延迟4 h,至19日15:00(图略),大风区明显减弱消失。

由此可见,浙赣皖3省交界的地形对冷空气大风有风向的转变作用,江西东部走廊的地形作用使得偏北大风转为东北风,且由于狭管效应,东部走廊区域的大风有明显的加强,且大风减弱消失的时间有4-5 h的延迟。

5 结论

利用MICAPS天气和区域自动站观测资料、美国NCEP 1°×1°再分析资料、上饶市TWP8-L对流层风廓线雷达资料,以及赣东北地形资料,对2017年11月17-18日江西出现的冷空气大风天气进行分析,得到以下几点结果。

1)2017年11月17-18日冷空气大风是全省性大风天气过程,上饶市处在江西东部走廊地形条件影响下,地面水平风场和风廓线雷达上的垂直风场分布有其不同的特点。

2)冷空气的水平结构从天气图上可以看出:100 hPa极涡中心与东亚大槽向南加深、500 hPa冷涡横槽和南支小槽东移、700 hPa等温线密集江西6纬距温差达6℃、850 hPa温度梯度明显增大6纬距温差达9℃、地面强大的气压梯度力是形成这次冷空气大风的成因之一。

3)冷空气在风廓线图上特征是高空风比较大,随时间推移慢慢往下渗透;冷空气过境近地面风向有个转换过程,由偏西风转为偏东风;由于东部走廊地形的影响,冷空气由东向西沿狭窄地形移动过程中,风速不断加大,并形成局地低层大风区。

4)V-3θ图上,对流层的中部有低温区,风随高度逆转有冷平流存在;700 hPa以下θsed线与θ*线明显降低位温向左突出,对流层低层的冷空气明显加强,400 hPa以下向左突出面积越大影响越大。

5)浙赣皖3省交界的地形对冷空气大风有风向的转变作用,江西东部走廊的地形作用使得偏北大风转为东北风,且由于狭管效应,东部走廊区域的大风有明显的加强,且大风减弱消失的时间有4-5 h的延迟。

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